Rapports d'activité précédents

 

2011

The main scientific objectives of the Lymphocyte Population Biology Unite are:

1- To study the mechanisms that control the numbers of B and T lymphocytes – lymphocyte homeostasis – and their in preventing autoimmune diseases.
2- To study the mechanism of secondary immune responses – immunological memory.

In 2011 we have developed the following independent research projects:

1. Homeostasis of the number of activated Ig-secreting B cells
Maintenance of plasma IgM levels is critical for immune system function and homeostasis in humans and mice. However, the mechanisms that control homeostasis of the activated IgM-secreting B cells are unknown. We have reported that, in contrast to T lymphocytes that undergo considerable homeostatic proliferation, B lymphocytes expand poorly after transfer into B cell deficient mice, but fully reconstitute the pool of natural IgM-secreting B cells and circulating IgM levels. By using sequential cell transfers and B cell populations from several mutant mice, we were able to identify novel mechanisms regulating the size of the IgM-secreting B cell pool. Contrary to the previous mechanisms described regulating homeostasis, which involve competition for the same niche by cells sharing overlapping survival signals, homeostasis of the innate IgM-secreting B cell pool is also achieved when B cell populations are able to monitor the number of activated B cells by detecting their secreted products. Notably, B cell populations are able to assess the density of their activated cells by sensing their secreted IgG via FcgRIIB, a low affinity IgG receptor that is expressed on B cells and acts as a negative regulator of B cell activation by a ship-mediated pathway. The engagement of this inhibitory pathway keeps the number of activated IgM-secreting B cells under control. In conclusion, we show that the homeostasis of activated IgM-secreting B cells is maintained by a mechanism that is reminiscent of the primordial “quorum-sensing” systems previously described in bacteria, but never before been observed in a complex mammalian system. Notably, some species of bacteria modulate their growth rate according to their density by detecting some of their secreted products, a mechanism referred to as “quorum-sensing”. We hypothesize that a malfunction of this “quorum-sensing” mechanism may lead to uncontrolled B cell activation and autoimmunity.

2. The homeostasis of the IL-2 producing T cells The immune system is regulated by complex interactions between different cells subsets which are still not fully understood. We have previously shown that the n
umber of CD4+CD25+FOXP3+ regulatory CD4 T cells (Treg) is strictly controlled and directly related to the number of cells capable of producing IL-2. These findings indicate that a quorum-sensing feedback loop, where the IL-2 produced by T cell sub-population is detected by a sub-population of CD4 Treg cells expressing the high-affinity IL-2Rα-chain that controls the number of total CD4 T cells. That is to say : overall CD4 T cell populations adapt their behaviour according to the detection of the quantities of IL-2 produced. We propose to study the interactions between these two cell populations. For this purpose, we propose to :
a. study the homeostasis of the IL-2p cells in the steady-state and during homeostatic restoration by performing peripheral transfers and constructing bone marrow chimeras
b. correlate the numbers of IL-2p and Treg cells during homeostatic restoration and immune responses in existing and new mutant mouse models

We are currently investigating the homeostasis of the IL-2 producing (IL-2p) T cells, by using reporter mice expressing GFP under the control of promoter regions of IL-2. By reconstituting irradiated Rag2-/- IL-2-/- hosts with mixes of IL-2/GFP and IL-2-deficient BM cells mixed at different ratios, we found the number of IL-2p GFP+ cells recovered in the different chimeras was constant and independent of the proportion of IL-2/GFP precursors cells present in the initial inoculum, suggesting that the IL-2p cell population is under strict homeostatic control and occupies a specific niche of the peripheral T cell pools. We have also studied correlations between the total number of CD4 T cell, the number of IL-2p cells and the number of FoxP3+ Treg cells following the kinetics of reconstitution of T cell deficient mice after transfer of mature CD4+ T cell populations. We will establish whether in the course of an immune response the same correlations are also present between the different CD4 subsets.

3. Generation of homogeneous populations of monoclonal memory B cells
We propose to compare the properties of homogeneous populations of naïve and memory B cells of known antigen specificity, belonging to the same clone. So far these studies have not been possible due to our inability to generate relatively high numbers of memory B cells with known antigen specificity. In current BCR Tg mice, transgene insertion occurs randomly and does not permit Ig class switch and the generation of “bona-fide” memory B cells. To circumvent this problem we will use SWHEL mice where B cells, bearing an high-affinity BCR specific for HEL, are capable of class switch recombination and somatic hypermutation (SHM). To identify “memory B cells”, SWHEL mice will be crossed with mice where AID transcription affects the permanent expression of a YFP reporter in post-germinal center and terminally differentiated lymphocytes. These mice will be in a Rag-deficient background where only a pure population of HEL-specific B cells will be present. We will produce SWHELAID/YFP.Rag-/- mice bearing either Ly5a or the Ly5b allotype markers. B cells from these mice represent unique monoclonal populations of HEL-specific naïve cells. To generate homogeneous populations of HEL-specific memory B cells, Rag-deficient hosts were co-transferred with naïve B cells from SWHELAID/YFP.Rag-/- mice and CD4 T cells from OT-II mice, and were immunized with OVA-HEL within 24 hours of cell transfer. Using this protocol we were able to obtain anti-HEL IgG responses and homogeneous populations of memory B cells. Next, we will characterize the biological properties of these cells.

4. Establishment of new HLA-humanized mice (Resp: S. Garcia)
The use of immunocompromisedRAG-/- or SCID) mice deficient for the γ chain of IL-2R (γ-/-) and thus deprived of NK cells represented an important progress in the creation of human/mouse chimeras to study human immune cell functions in vivo. Although immune reconstitution of the γc-/- hosts by human hematopoietic progenitors was observed, many caveats impair these chimera: the number of human T cells recovered was overall poor, T cell responses are weak and restricted to by murine MHC and isotype switch of specific human antibody B cell response quasi inexistent with a predominance of human IgM secretion. We decided to improve the existing models by the means: by modulating host macrophage response and by humanizing the immune response through the expression of HLA molecules in H-2 deficient murine hosts. The reconstitution by human hematopopietic progenitors of these new hosts should provide useful animal models to study human immune responses against human pathogens such as HIV, HBV or DENGUE virus, and to test new vaccines.

Keywords: B and T cell homeostasis / immunological memory / regulatory T cells

2010

The main scientific objective of the Lymphocyte Population Biology Unit are:

To study the mechanisms of homeostasis, which control the number of B and T lymphocytes.
To study the role of cellular competition in lymphocyte selection and immune responses.
To study the mechanisms of immunological memory persistence.

In 2010 we followed several lines of research:

1- Bystander CD4+ T cell help to CD8+ T cells during lymphopenia driven proliferation (LDP).
We studied the fate of selected populations of CD8+ and CD4+ T cells in T cell deficient CD3ε-/- mice. We found that the reconstitution of the CD8+ T cell pool is independent of the nature of the CD8+ T cells transferred, suggesting that the resulting pools are environmentally controlled. However, co-transfer of CD8 T cells with CD4+ T cells modifies CD8+ T cell recovery - results in the dramatic increase of the CD8+ T cell numbers recovered. This “helper” effect generates preferentially an increased number of CD8 T cells expressing a TEM phenotype and cytotoxic effector molecules and is does not alter the number of cells with a TCM phenotype. We showed that during LDP bystander CD4 T cell help did not involve CD40 expression by the expanding CD8 T cells, but required CD40 expression by host non-lymphoid cells. Using cells from mice invalidated for the CCR5 molecule we showed that the helper effects also require close vicinity between the interacting CD4 and CD8 T cells. Moreover the bystander helper effects were dependent on IL-2 produced by the expanding CD4+ T cells and required expression of IL-2Rb chain but not of the IL-2Ra chain by the responding CD8+ T cells. Thus, plasticity on the TEM-phenotype CD8+ T cell niche contrasts with stringent homeostatic mechanisms in TCM-phenotype CD8+ T cell numbers and points to different homeostatic control mechanisms for TCM and TEM-phenotype CD8+ T cells.

2. Selection and control of IgM-secreting cells.
We studied the fate of mature lymph node (LN) B cells injected into immune-deficient Rag° hosts. We found that a fraction of the transferred population of LN B cells expanded and persisted for prolonged periods of time. A significant fraction of the surviving B cells express an activated MZ B cell phenotype and were actively engaged in IgM-secretion. Serum IgM concentrations identical to those of control mice were readily reached in the presence of a reduced number of B cells. We investigated different aspects of the biology of the natural IgM-secreting cells. We found that mechanisms of feedback regulation control the number of activated B cells. We have found that the IgG produced by the first B cell population controls the production of IgM by the second B cell populations. Mouse IgG passively administered into Rag-deficient hosts strongly inhibits the activation and IgM production by adoptively transferred B cells. More recently, we found that B cells from FcγRIIB-/- donors are not suppressed. These findings suggest that the number of activated IgM-secreting cells may be controlled by quorum-sensing mechanisms and that when the serum Ig levels reach a determined threshold, these “signals” are captured by receptors at the B cell surface that inhibit B cell activation.

3- The homeostasis of the IL-2 producing T cells.
We have shown that the interactions between the CD4+CD25+ regulatory T cells and naïve CD25-CD4+ T cells are of major relevance for the establishment of peripheral CD4 T cell homeostasis. We demonstrated that the IL-2Ra is an absolute requirement for the generation of the regulatory cells. The expression of the high-affinity IL-2Ra endows these cells with the capacity to explore the IL-2 resource, which ensures their peripheral survival, while keeping their number tied to the number of CD4+ T cells that produce IL-2. The indexing of CD4+CD25+Foxp3+ Treg cells to the number of activated IL-2-producing CD4+ T cells may constitute a feedback mechanism that controls T cell expansion during immune responses, thus preventing autoimmune or lymphoproliferative diseases. These results indicated that the number of IL-2-producing cells is relevant for regulatory T cells homeostasis as they may control their maintenance in the peripheral pools. These findings indicate that a quorum-sensing feedback loop, where the IL-2 produced by T cell sub-population is detected by a sub-population of CD4 Treg cells expressing the high-affinity IL-2Ra-chain that controls the number of total CD4 T cells. That is to say: overall CD4 T cell populations adapt their behavior according to the detection of the quantities of IL-2 produced. We are currently investigating The properties and homeostasis of IL-2 producing (IL-2p) T cells.

Keywords: lymphocyte homeostasis / immunological memory / regulatory T cells

2009

The main scientific objective of the Lymphocyte Population Biology Unit are:

To study the mechanisms of homeostasis, which control the number of B and T lymphocytes.
To study the role of cellular competition in lymphocyte selection and immune responses.
To study the mechanisms of immunological memory persistence.

In 2009 we followed several lines of research:

1- Bystander CD4+ T cell help to CD8+ T cells during lymphopenia driven proliferation (LDP).
We studied the fate of selected populations of CD8+ and CD4+ T cells in T cell deficient CD3ε-/- mice. We found that the reconstitution of the CD8+ T cell pool is independent of the nature of the CD8+ T cells transferred, suggesting that the resulting pools are environmentally controlled. However, co-transfer of CD8 T cells with CD4+ T cells modifies CD8+ T cell recovery - results in the dramatic increase of the CD8+ T cell numbers recovered. This “helper” effect generates preferentially an increased number of CD8 T cells expressing a TEM phenotype and cytotoxic effector molecules and is does not alter the number of cells with a TCM phenotype. We showed that during LDP bystander CD4 T cell help did not involve CD40 expression by the expanding CD8 T cells, but required CD40 expression by host non-lymphoid cells. Using cells from mice invalidated for the CCR5 molecule we showed that the helper effects also require close vicinity between the interacting CD4 and CD8 T cells. Moreover the bystander helper effects were dependent on IL-2 produced by the expanding CD4+ T cells and required expression of IL-2Rb chain but not of the IL-2Ra chain by the responding CD8+ T cells. Thus, plasticity on the TEM-phenotype CD8+ T cell niche contrasts with stringent homeostatic mechanisms in TCM-phenotype CD8+ T cell numbers and points to different homeostatic control mechanisms for TCM and TEM-phenotype CD8+ T cells.

2. Selection and control of IgM-secreting cells.
We studied the fate of mature lymph node (LN) B cells injected into immune-deficient Rag° hosts. We found that a fraction of the transferred population of LN B cells expanded and persisted for prolonged periods of time. A significant fraction of the surviving B cells express an activated MZ B cell phenotype and were actively engaged in IgM-secretion. Serum IgM concentrations identical to those of control mice were readily reached in the presence of a reduced number of B cells. We investigated different aspects of the biology of the natural IgM-secreting cells. We found that mechanisms of feedback regulation control the number of activated B cells. We have found that the IgG produced by the first B cell population controls the production of IgM by the second B cell populations. Mouse IgG passively administered into Rag-deficient hosts strongly inhibits the activation and IgM production by adoptively transferred B cells. More recently, we found that B cells from FcγRIIB-/- donors are not suppressed. These findings suggest that the number of activated IgM-secreting cells may be controlled by quorum-sensing mechanisms and that when the serum Ig levels reach a determined threshold, these “signals” are captured by receptors at the B cell surface that inhibit B cell activation.

3- The homeostasis of the IL-2 producing T cells.
We have shown that the interactions between the CD4+CD25+ regulatory T cells and naïve CD25-CD4+ T cells are of major relevance for the establishment of peripheral CD4 T cell homeostasis. We demonstrated that the IL-2Ra is an absolute requirement for the generation of the regulatory cells. The expression of the high-affinity IL-2Ra endows these cells with the capacity to explore the IL-2 resource, which ensures their peripheral survival, while keeping their number tied to the number of CD4+ T cells that produce IL-2. The indexing of CD4+CD25+Foxp3+ Treg cells to the number of activated IL-2-producing CD4+ T cells may constitute a feedback mechanism that controls T cell expansion during immune responses, thus preventing autoimmune or lymphoproliferative diseases. These results indicated that the number of IL-2-producing cells is relevant for regulatory T cells homeostasis as they may control their maintenance in the peripheral pools. These findings indicate that a quorum-sensing feedback loop, where the IL-2 produced by T cell sub-population is detected by a sub-population of CD4 Treg cells expressing the high-affinity IL-2Ra-chain that controls the number of total CD4 T cells. That is to say: overall CD4 T cell populations adapt their behavior according to the detection of the quantities of IL-2 produced. We are currently investigating The properties and homeostasis of IL-2 producing (IL-2p) T cells.

Keywords: lymphocyte homeostasis / immunological memory / regulatory T cells

2008

The main scientific objectives of the Lymphocyte Population Biology Unit are:

To investigate these different issues we have followed several lines of research during 2008:

1- Bystander CD4+ T cell help to CD8+ T cells during lymphopenia driven proliferation (LDP).
Since a fully functioning immune system requires a variety of lymphocyte sub-sets,  lymphpocyte homeostasis should control both absolute numbers and relative sizes of each sub-population; otherwise, deregulation and disease may occur. We studied CD8:CD4 T cell interactions during LDP. We found that the co-transfer of CD8+ T cells sub-sets with naïve CD4+ cells results in the 10-fold increase of the number of CD8+ T cells recovered irrespectively of the CD8 T cell sub-set transferred. This “bystander helper” effect results in the preferential accumulation of cells with a TEM phenotype. The mechanisms that mediate the CD4 bystander helper require close vicinity between the interacting CD4 and CD8 T cells.

2. Selection and control of IgM-secreting cells.
We studied the fate of mature lymph node (LN) B cells injected into immune-deficient hosts unable to produce B cells. Using this experimental model we found that there are mechanisms of feedback regulation controlling the total number of activated B cells and B cell terminal differentiation. We have found that the IgG produced by the first B cell population controls the production of IgM by the second B cell population. Our findings suggest that the number of activated IgM-secreting B cells may be controlled by quorum-sensing mechanisms: when Ig levels reach a certain threshold, these “signals” are captured by receptors at the B cell surface that inhibit new B cell activation.

3- Endogenous TCR recombination in TCR transgenic Rag-2 deficient mice. 
The transfer of monoclonal TCR Tg T cells from Rag-2-/- mice, into allogenic Rag-/-gc-/- hosts results in the accumulation in the host mice of donor T cells expressing non-Tg TCRs. Molecular analysis of the expressed TCRs confirmed that these donor T cells expressed a broad diversity of recombined endogenous TCRs. Nucleotide sequence analysis indicates that we are in presence of a “classical” Rag-dependent recombination in spite of the Rag-deficiency of the donors. We found that the T cells expressing non-transgenic TCRs pre-exist in a very limited number both in the thymus and at the periphery of the donor Rag-2-/- mice.

Key words : lymphocyte homeostasis / immunological memory / regulatory T cells


 

2007
The main scientific objectives of the Lymphocyte Population Biology Unit are:

To investigate these different issues we have followed several lines of research. We summarize our most important observations during 2007:

1- Endogenous TCR recombination in TCR transgenic Rag-2 deficient mice. The transfer of monoclonal TCR Tg T cells from H2k 5CC7 Rag-2-/- mice, which are specific for the pigeon cytochrome C, into allogenic H2b Rag-/-gc-/- hosts resulted in the accumulation in the host mice of donor T cells expressing non-Tg TCRs. Molecular analysis of the expressed TCRs by Immunoscope confirmed that these donor T cells expressed a broad diversity of recombined endogenous TCRs. Nucleotide sequence analysis of the expressed non-Tg TCR indicates that we are in presence of a mechanism of “classical” Rag-dependent recombination in spite of the Rag-2 deficiency of the 5CC7 donors. We found that T cells expressing a non-transgenic TCR pre-exist in a very limited number both in the thymus and at the periphery of the naive 5CC7 Rag-2-/- mice. These results have important implications for the studies using TCR Rag-/- transgenic mice.

2- TCR specificity and clonal competition. We asked to which extend TCR specificity determines clonal competition for proliferation and/or survival during lymphopenia driven proliferation (LDP). We found that resident monoclonal T cells in TCR Tg Rag-/- mice, or monoclonal LDP derived TCR Tg T cells in Rag-/- hosts, inhibit the survival and/or the proliferation of T cells presenting the same TCR, but not of TCR Tg T cells bearing a different specificity. Using different transfer approaches we extended this notion to polyclonal T cells. Our findings show that T TCR-specificity determines peripheral T cell fate and indicate that specific sp-MHC complexes are limiting resources shared between developing, surviving and proliferating T cells.

3- Bystander CD4+ T cell help to CD8+ T cells during lymphopenia driven proliferation (LDP). Since a fully functioning immune system requires a variety of lymphocyte sub-sets,  lymphpocyte homeostasis should control both absolute numbers and relative sizes of each sub-population; otherwise, deregulation and disease may occur. We studied CD8:CD4 T cell interactions during LDP. We found that the co-transfer of CD8+ T cells sub-sets with naïve CD4+ cells results in the 10-fold increase of the number of CD8+ T cells recovered irrespectively of the CD8 T cell sub-set transferred. This “bystander helper” effect results in the preferential accumulation of cells with a TEM phenotype. The mechanisms that mediate the CD4 bystander helper effect are currently under investigation.

Keywords: lymphocyte homeostasis / immunological memory / regulatory T cells


2006
Les thèmes de recherche de l’UBPL sont :

  1. L’étude des mécanismes homéostatiques contrôlant le nombre de cellules B et T
  2. L’étude des dynamiques des populations lymphocytaires : les taux de production et de mort cellulaire, les mécanismes de survie lymphocytaire
  3. L’étude du rôle de la compétition lymphocytaire dans la sélection et le contrôle des réponses immunes
  4. L’étude des mécanismes induisant la persistance de la mémoire immunologique
  5. La caractérisation d’une nouvelle population de cellules B présentes dans tout le gène mus

Le développement des cellules régulatrices T CD4+CD25+Foxp3+ induit pas un agoniste nécessite un second signal médié par Stat6. (V. Sanchez-Guajardo, S. Garcia & A. Freitas)
Les facteurs induisant l’expression de Foxp3 et le développement des cellules Treg demeurent inconnus. Nous avons étudié le rôle de Stat4 et Stat6 dans la génération des cellules Treg exprimant Foxp3 spécifiques de l’antigène. Nos résultats indiquent que l’induction de l’expression Foxp3 ainsi que le développement des cellules Treg spécifiques de l’antigène nécessitent l’action synergétique des deux signaux : un signal médié par le TCR et un second médié par Stat6. En effet, en comparant le développement de cellules T anti-HA de type sauvage ou déficientes en Stat4 et Stat6 en présence de l’antigène HA, nous avons montré que l’absence de Stat6 diminuait la génération de cellules CD4+CD25+Foxp3+ spécifiques de l’antigène. De plus, chez les souris transgéniques exprimant une forme active de Stat6, nous avons trouvé que la proportion de cellules CD4+Foxp3+ dépassait largement celle des lignées contrôle de type sauvage. Globalement, ces résultats appuient le rôle de la voie de signalisation Stat6 dans la physiologie des cellules Treg.

Recombinaison du TCR endogène dans des souris transgéniques Rag-2 déficientes (C. Montaudouin, S. Garcia & A. Freitas)
Le transfert de cellules T Tg monoclonales de souris H2k 5CC7 Rag-2-/-, spécifiques du cytochrome C de pigeon, dans des hôtes allogéniques H2b Rag-/-gc-/- a produit, chez l’hôte, une accumulation de cellules T exprimant des TCR non Tg. L’analyse moléculaire par Immunoscope des TCR exprimés a confirmé que ces cellules T exprimaient une grande diversité de TCR endogènes recombinés. L’analyse de la séquence nucléotide des TCR non Tg exprimés indique que nous sommes en présence d’un mécanisme de recombinaison « classique » Rag-dépendante malgré l’absence de Rag-2 dans les donneurs 5CC7. Nous avons démontré que les cellules T exprimant un TCR non transgéniques pré-existent en faible quantité dans le thymus et à la périphérie des souris 5CC7 Rag-2-/- naïves. Ces résultats ont d’importantes implications dans les études utilisant des souris transgéniques TCR Rag-/-.

Spécificité du TCR et compétition clonale (C. Leitao, A. Freitas & S. Garcia)
Nous nous sommes demandé jusqu’à quel point la spécificité du TCR déterminait la compétition clonale dans la prolifération et/ou la survie des cellules T au cours de la LDP. Nous avons montré que les cellules T monoclonales de souris Rag-/- TCR Tg, ou que les cellules T TCR Tg d’hôtes Rag-/-, inhibent la survie et/ou la prolifération des cellules T présentant le même TCR, mais pas celles des cellules T TCR Tg ayant une spécificité différente. Par différentes approches, nous avons étendu cette notion aux cellules T polyclonales. Nos résultats montrent que la spécificité TCR T détermine le sort des cellules T périphériques et indiquent que les complexes sp-MHC spécifiques sont des ressources limitées partagées par les cellules T.

Les cellules T CD4+ aident les cellules T CD8+ au cours de la LDP (B. Zaragoza & A. Freitas)
La diversité de sous-populations lymphocytaires est nécessaire au bon fonctionnement du système immunitaire. Aussi l’homéostasie lymphocytaire doit contrôler à la fois le nombre absolu et la taille relative de chaque sous-population, faute de quoi une dérégulation pourrait entraîner la survenue de maladies autoimmunes. Nous avons étudié les interactions des cellules T CD8 et CD4 au cours de la LDP. Nous avons démontré que le co-transfert des sous-populations T CD8+ avec des cellules naïves CD4+ produisait une augmentation de 10 fois des cellules T CD8+ récupérées indépendamment de la sous-population T CD8 transférée. Cet effet « bystander helper » produit l’accumulation préférentielle des cellules présentant un phénotype TEM. Les mécanismes responsables de ce processus sont en cours d’étude.

Les cellules Bw, une nouvelle population de cellules B conservée dans le genre Mus (A. Thiriot & D. Rueff-Juy)
En utilisant 9 lignées de souris sauvages consanguines et 39 lignées non consanguines et 7 souches de souris de laboratoire, nous avons pu montrer que la population de cellules B péritonéales CD5+ Mac-1+ n’est présente que dans la sous-espèce Mus musculus domesticus. A l’opposé, une nouvelle population de cellules B, les cellules Bw est présente dans tout le genre Mus. Maintenant, nous montrons que cette population n’est pas restreinte à la cavité péritonéale mais qu’ell est aussi présente, en quantités variables, dans la rate, les ganglions lymphatiques et les lymphocytes sanguins périphériques. Cette population Bw est distincte des populations B-1 et B-2 bien qu’elle partage avec elles certaines caractéristiques. De plus, elle est enrichie en auto-anticorps et en anticorps anti-PC mais ne produit que de faibles quantités d’IL-10 à l’opposé des cellules B-1. Cette population pourrait jouer un rôle clé dans l’immunité innée.

Mots clés : cellules B, cellules T, homéostasie lymphocytaire, survie lymphocytaire, mémoire immunologique

2005
Les thèmes de recherche de l’UBPL sont :

  1. L’étude des mécanismes homéostatiques contrôlant le nombre de cellules B et T
  2. L’étude des mécanismes de survie lymphocytaire : les taux de production, de renouvellement et de mort
  3. L’étude du rôle de la compétition lymphocytaire dans la sélection et le contrôle des réponses immunes primaires et mémoires

Homéostasie B et sélection des cellules sécrétrices d’IgM (Yi Hao)
Nous avons étudié le rôle de la production de cellules B de moelle osseuse dans le renouvellement des cellules B périphériques et les mécanismes de rétro-contrôle régulant l’arrivée de nouvelles cellules B dans les compartiments B périphériques. Lorsque des cellules B de ganglions lymphatiques au repos sont injectées à des hôtes déficients en cellules B, une partie des cellules transférées augmente et constitue une population fortement sélectionnée qui survit longtemps grâce à un renouvellement cellulaire continu à la périphérie. Bien que le nombre de cellules B récupérées provenant du donneur soit faible, une partie significative présente un phénotype activé et des taux d’IgM sériques identiques à ceux d’une souris normale. Cette population de cellules B activées résiste au remplacement par une nouvelle population de cellules B et peut réguler en retour l’arrivée de nouvelles cellules B dans le compartiment périphérique et leur différentiation terminale. Ces résultats suggèrent que la sélection des cellules B périphériques suit la règle du « premier arrivé, premier servi » et que les cellules sécrétrices d’IgM sont produites à partir d’un compartiment de cellules B activées stables présentant une homéostasie indépendante.

Le toll-like receptor 9 contrôle les points clés du développement B (Yi Hao)
Les récepteurs toll sont impliqués dans le développement des lymphocytes B autoréactifs. En collaboration avec les Dr J.P. Pereira et P. Vieira (Unité du Développement des Lymphocytes, Institut Pasteur), nous avons montré que le compartiment des cellules B immatures de souris jeunes déficientes pour TLR9, mais pas de souris adultes, se développait plus tôt que chez la souris C57BL/6. En utilisant une stratégie de repopulation compétitive, nous avons démontré que le signal TLR9 est nécessaire aux points clés du développement des cellules B murines, de la sélection dans les organes lymphoïdes secondaires et de la différentiation dans des cellules sanguines sécrétrices d’Ig.

Survie des cellules T CD8 (Yi Hao).
En collaboration avec Nicolas Legrand nous avons poursuivi nos études sur le rôle des molécules du CMH dans la survie de plusieurs sous-populations T CD8+ monoclonales. Nous avons utilisé des cellules T CD8 exprimant différents TCR, spécificités et phénotypes, et nous avons suivi leur devenir après transfert dans des souris dépourvues de cellules T et déficientes pour certaines molécules de classe I du CMH. Nous avons trouvé qu’alors que la survie des cellules T CD8+ naïves anti-HY et P14 dépend strictement de la présence de l’élément de restriction H-2Db, les cellules T OT-1 peuvent survivre en l’absence de leur élément de restriction H-2Kb. Nous avons également étudié le rôle possible des molécules de classe I comme ressources en suivant le devenir de cellules T CD8+ monoclonales dans des chimères de moelle osseuse contenant des nombres limités de cellules exprimant des molécules de classe I. Nos résultats suggèrent que le nombre de cellules exprimant des molécules de classe I peut contrôler la survie des cellules T CD8+, la prolifération induite par prolifération et la compétition.

Rôle respectif des interactions CMH-ligands/TCR dans la survie et la prolifération induite par lymphopénie des cellules T CD8 (Sylvie Garcia).
L’implication des interactions TCR/CMH-peptide dans la survie des cellules T naïves CD4 et CD8 est bien établie. De nombreux travaux indiquent que la prolifération induite par lymphopénie (ou LDP) est également contrôlée par des interactions TCR/CMH-peptide. Dans les deux cas, ces interactions seraient de faible affinité et similaire à celles impliquées lors de la sélection positive dans le thymus. Néanmoins, la nature de ces interactions et le recouvrement de celles impliquées dans la survie et dans la LDP restent à établir.
Afin de répondre à cette question, nous avons utilisé un modèle consistant à injecter des cellules T CD8 monoclonales à des hôtes Rag-/- ou OT-1 Rag-/- transgéniques pour un TCR anti-OVA restreint par la molécule Kb de classe I. Alors que la quasi-totalité des cellules ont été trouvées CFSE- (résultat d’au moins 8 divisions) 4 à 5 semaines après leur transfert dans des hôtes Rag2-/-, une fraction de cellules s’est avérée ne pas avoir proliférée (CFSE+), la majorité de ses cellules étant CD44lo, après transfert des mêmes cellules dans des hôtes OT-1. Afin de déterminer si cette absence de prolifération des cellules CFSE+ résultait d’un manque de ressources “non spécifiques” (cytokines par exemples) et/ou “spécifiques” (interactions TCR/CMH-peptide). Pour cela, des cellules CD8 CFSE+ ont été triées et re-transférées dans différents hôtes secondaires. Nous avons trouvé qu’alors que ces cellules se divisent dans des hôtes Rag2-/- excluant un défaut intrinsèque de prolifération, elles restent incapables de proliférer dans des hôtes OT-1. De manière intéressante, ces cellules se divisent après transfert dans des hôtes P14 Rag2-/- transgéniques pour le TCR spécifique de la gp33 de LCMV et restreint par la molécule H-2Db de classe I. Dans ces hôtes, l’expansion est similaire à celle observée dans des hôtes Rag2-/-, suggérant que ces cellules T CFSE+ requièrent des interactions spécifiques CMH-peptide/TCR pour proliférer similaires à celles requises par les cellules T OT-1 pour survivre. Après co-transfert avec des cellules T OT-1 dans des hôtes Rag2-/-, les cellules T CD8 CFSE+ ont montré un avantage compétitif clair sur les cellules T OT-1 en terme d’expansion, suggérant l’identité d’interactions CMH-peptide/TCR nécessaires à la LDP des cellules T CD8 CFSE+ et OT-1. Ensemble, ces données indiquent un recouvrement d’interactions CMH-peptide/TCR requises pour la survie et la LDP de cellules T CD8. Elles fournissent une base moléculaire à l’apparition de maladies lymphoprolifératives auto-immunes « spontanées » après greffe de cellules T matures dans des hôtes lymphopéniques.

Rôle différentiel des protéines STAT dans la sélection de l’antigène spécifique des cellules T CD4+ (Vanesa Guajardo)
Le résultat de la réponse immunitaire dépend des capacités compétitrices acquises au cours de la différenciation des cellules T CD4+ en cellules effectrices Th1 ou Th2. Comme les protéines Stat4 et Stat6 sont impliquées dans la génération et le maintien des phénotypes Th1 et Th2, respectivement, nous avons comparé les cinétiques des cellules T CD4+ Stat4-/- et Stat6-/-. Nous avons déjà démontré qu’au cours de la LDP, les cellules T activaient la voie Stat4 et diminuaient la voie Stat6, ce qui conférait aux cellules T Stat6-/- un léger avantage prolifératif. Dans une situation de compétition, ceci avait des répercussions tardives majeures en modifiant l’équilibre homéostatique final des populations et en favorisant la dominance des cellules T CD4+ Th1.
Pour étudier si l’avantage prolifératif observé est également observé lorsque les cellules T CD4+ sont activées par leur antigène nominal, nous avons croisé une souris déficiente pour Stat avec une souris transgénique pour le TCR spécifique de l’hémagglutinine du virus (TCR HA, peptide 111-119). Un transfert périphérique de cellules Stat-/- TCR HA+ dans des souris lymphopéniques dépourvues ou n’exprimant pas l’antigène nominal, a révélé que l’avantage prolifératif observé dans la population T Stat6-/- était maintenu lorsqu’il était induit par son antigène spécifique. Les cellules Stat6-/- TCR HA+ atteignent un plateau supérieur à celui des cellules Stat 4-/- et les dominent lorsqu’elles sont co-transférées. Nous avons ensuite analysé l’effet de la présence de l’antigène au cours du développement thymique. Pour cela, nous avons reconstitué des hôtes irradiés exprimant ou non le peptide HA par des précurseurs de MO Rag2-/- TCR HA Stat6-/- et/ou Stat4-/-. Dans ces conditions, les cellules TCR HA+ Stat6-/- présentent un avantage prolifératif et des nombres plus élevés de cellules CD4+ périphériques dans les chimères exprimant l’antigène. De plus, la présence de l’antigène provoque l’accumulation de cellules T CD4+ CD25 FoxP3+ d’origine Stat4-/- , ce qui suggère que les voies Stat sont impliquées dans le développement des cellules T CD4+ et pour la première fois dans la modulation du développement des cellules Treg.

Compétition et survie au sein du compartiment des cellules T mémoire (Catarina Leitao, Sylvie Garcia).
La compétition pour la survie entre cellules T mémoires est l’un des paramètres qui contrôle la composition des compartiments mémoires. Le but de ce projet est de définir et de comparer les règles qui gouvernent les pools mémoires CD4 et CD8. La capacité de cellules T mémoires nouvellement générées à entrer en compétition avec un pool de cellules mémoires préexistantes a été montrée au cours de l’infection par le LCMV. Ce processus implique un appauvrissement qualitatif du pool de cellules mémoires (phénomène appelé « attrition »). Il a été observé pour la mémoire CD8, la mémoire CD4 restant intacte. Nous étudions : 1- si la mémoire CD4 est également sujette à l’ »attrition » au cours d’infections bactériennes. 2- le rôle de différents signaux inflammatoires dans ce processus. Afin de répondre à ces questions, nous créons des souris contenant des sous-populations de cellules T CD4 et CD8 transgéniques pour des TCR différents et des cellules polyclonales. Ceci est réalisé soit par greffe d’un mélange de précurseurs de moelle osseuse, soit par transferts adoptifs de cellules T matures d’hôtes déficients en cellules T. Nous procédons à des immunisations séquentielles des différentes populations T transgéniques dans les hôtes. Le devenir de chaque sous-population de cellules T mémoires sera suivi dans ces deux systèmes en fonction de la spécificité, la fonction (Th1 vs Th2 pour les cellules CD4) et l’âge des cellules mémoires. Ces études devraient contribuer à la compréhension des règles qui gouvernent la génération et le maintien du pool des cellules T CD4 mémoires au cours de stimulations antigéniques aiguës (i.e. vaccination) ou chroniques ((i.e. infection par le VIH).

Mots Clés : cellules B, cellules T, homéostasie lymphocytaire, survie lymphocytaire, mémoire immunologique

 

dernière mise à jour : 12 mars 2013