Lymphocytes T et B régulateurs Master 1 UE9 - 2015 Stéphane Rodriguez stephane.rodriguez@univ-rennes1.fr

LTreg thymique: Différentiation LT, mécanismes de sélection Différentiation LTreg LTreg induit Phénotype LTreg Foxp3 Polarisation Mécanismes d’action des LTreg LTreg et pathologies LBreg: Différentiation Rôle LBreg et pathologies

Distinction entre les LTreg Thymique Lieu de différentiation Périphérique Naïf (/central) Fonction Effecteur Tissue spécifique

différentiation LT Differentiation des progéniteurs lymphoïdes : Front Immunol. 2014 Mar 19;5:111 Differentiation des progéniteurs lymphoïdes : Expression de RAG1 et 2 responsables des réarrangements VDJ, Expression des chaines CD3 pour la transduction du signal. Nature Reviews Immunology 14, 377–391 (2014)

différentiation LT cortical Thymic Epithelial Cells (cTEC): IL-7 Protéasome spécifique (thymoprotéasome) Présentation d’Ag du soi par CMH I et CMH II Participent à la sélection positive des DP medullar Thymic Epithelial Cells (mTEC): Expriment le gene Autoimmune Regulator: AIRE expression d’Ag tissue spécifique Organisées en niches Présentation d’Ag par CMH I et CMH II Participent à la sélection négative avec les DC Participent à la tolérance des LT Expriment molécules co-stim Nature Reviews Immunology 14, 377–391 (2014)

Mécanismes de sélection Béta sélection: Pas de pré-TCR fonctionnel (TCRβ réarrangé + pré-TCRα) pas de signal de survie. Mort par négligence/Sélection positive: reconnaissance du complexe CMH/peptide du soi signal de survie. Sélection négative: trop forte affinité complexe CMH/peptide du soi apoptose. cortex Stade DP cortico/ medullaire

LTreg et sélection négative Cas des Treg: liaison TCR/CMH-peptide forte  signalisation via TCR sélection négativemort cellulaire Apoptose Survie

LTreg et sélection négative Cas des Treg: liaison TCR/CMH-peptide forte  signalisation via TCR sélection négativemort cellulaire Apoptose Survie  Nécessité d’activation de la voie NFκB/c-Rel par les thymocytes activés (exp° Foxp3, IL-2…). Nécessité d’expression par les APC: -de facteurs co-stimulateur : CD40, CD80, CD86 -de facteurs solubles IL2, IL15, IL7 Stimulant la survie des potentiels Treg

LTreg et sélection négative De même que liaison TCR/complex CMH-peptide avec une bonne affinité quantité d’Ag présenté par l’APC (mTEC, DC) + co-stim nombre d’APC présentant l’Ag (compétition intraclonal)

Les LTreg naturels ou thymiques Origine thymique 5 à 10% des LT CD4 sanguins Répertoire spécifique pour les Ag du soi Fenêtre de sélection restreinte

Les LTreg induits/périphériques Treg induits ou périphériques : proviennent de la polarisation de LT naïf. stimulation TCR en présence de TGFβ et/ou IL-10 (+/- IL-2) requise. Expriment Foxp3 après activation. Tr1: sécrètent IL-10, n’expriment pas Foxp3 Th3: sécrètent TGFβ et sont impliqués dans la tolérance orale Profil sécrétoire particulier

Rôle de mTOR dans les iTreg Inhibits iTreg differentiation Favor Th1 differentiation Favor Th2 differentiation Nature Reviews Immunology 12, 325-338 (May 2012) Les inhibiteurs de mTOR (Rapamycin) favorisent la différentiation et la maintenance des Treg et inhibe l’activité des LT effecteurs.

Phenotypes des LTreg Pas de marqueurs spécifiques chez l’homme CD4+ Foxp3+ CD25hi CD127low/- CTLA-4+ Sous populations Treg: Facteurs de transcription marqueurs tissulaires

Foxp3 Foxp3 (Forkhead Box P3): membre de la TSDR (Treg spécifique Demethylated Region) CNS2 (Conserved Non-coding Sequence2): uniquement démethylé dans les Treg , ≠ CD4 activés.

Foxp3 Foxp3 (Forkhead Box P3): membre de la TSDR (Treg spécifique Demethylated Region) CNS2 (Conserved Non-coding Sequence2): uniquement démethylé dans les Treg , ≠ CD4 activés. modulateur transcriptionel: Front. Immunol., 10 May 2013

Les partenaires de Foxp3 Front. Oncol., 03 December 2013

Polarisation des LTreg Annu. Rev. Immunol. 2012. 30:531–64 Nature Reviews Immunology 14, 154-165 (March 2014) Activation LTreg + contexte cytokiniquepolarisation  expression de chémorécepteurs spécifiques du lignage contrôle plus efficace de la réaction immune. ex: contexte Th1polarisation LTreg Tbet+CXCR3+. Cette polarisation est également à l’origine des populations de Treg résidentes des tissus.

Mécanismes d’action des LTreg Direct Indirect

Effet direct des LTreg: Suppression par les cytokines IL-10 et TGF-b Médiateurs de la suppression par les Treg naturels Stimulation du développement des Treg induits/Tr1 Pas essentiels pour la fonction des T régulateurs Inhibition expansion Th1 et Th2 Inhibition synthèse de cytokines pro-inflammatoires par les DC, LT IL-35 Inhibe la prolifération T Induit la production d’IL-35 par d’autres LT

Effet direct des LTreg: Siphonage de cytokines Déprivation en IL-2  Consommation de l’IL-2 par les LT régulateurs

Effet direct des LTreg: Suppression par cytolyse Treg naturels humains Adhérence cible par CD18 expression de granzymes A, B et de perforine Suppression de l’activité anti-tumorale des CTL et NK par cytolyse de ces cellules par Treg

Effet direct des LTreg: Suppression par cytolyse Induction apoptose des T effecteurs par Treg activés TRAIL – DR5, Fas/FasLapoptose Galectine-1arret du cycle cellulaireapoptose

Effet indirect: action sur les cellules dendritiques Interactions directes DC / Treg démontrées CTLA-4 / CD80-CD86 => Synthèse de IDO Voie immunorégulatrice du catabolisme du tryptophane Production de catabolites du tryptophane : kynurénines Déprive l’environnement en tryptophane blocage du cycle cellulaire Génération périphérique de LT régulateurs Diminution de l’expression de CD80 et CD86 par les DC Due à interaction CTLA-4 ou cytokines immunomodulatrices (IL-10 et TGF-b)

Effet indirect: séquestration des APC Nrp-1 augmente l’interaction entre LTreg et DC induisant une compétition pour l’interaction avec les APC

Effet indirect: bloque la maturation des DC Lymphocyte activation gene 3 (LAG3) Homologue CD4 Lie le CMH II des DC immatures bloque la maturation DC et leur capacité pro-inflamatoire

Effet indirect sur les DC: perturbations métaboliques Expression CD39 et CD73 Hydrolyse d’ATP inflammatoire extracellulaire génération d’adénosine péricellulaire Fixation à l’adénosine récepteur 2A Suppression fonctions effectrices T Induction de T régulateurs induits par augmentation sécrétion de TGF-b

Effet indirect sur les APC: perturbations métaboliques Transfert d’AMPc par gap junctions Treg -> T effecteur AMPc : puissant immunosuppresseur

Les autres LT régulateurs Shevach EM, Immunity 2006;25:195

LTreg et pathologies Souris scurfy, déficientes en FOXP3 Développement maladies auto-immunes Hyper réponse T CD4pos

LTreg et pathologies Souris scurfy, déficientes en FOXP3 Développement maladies auto-immunes Hyper réponse T CD4pos IPEX (immunodysregulation, polyendocrinopathy and enteropathy) : syndrome lié à l’X Développent MAI (diabète I, thyroidite…) MAI liée à mutation Foxp3, déficience Treg Défaut fonction suppressive Treg

LTreg et pathologies Souris scurfy, déficientes en FOXP3 Développement maladies auto-immunes Hyper réponse T CD4pos IPEX (immunodysregulation, polyendocrinopathy and enteropathy) : syndrome lié à l’X Développent MAI (diabète I, thyroidite…) MAI liée à mutation Foxp3, déficience Treg Défaut fonction suppressive Treg APECED (autoimmune polyendocrinopathy-candidiasis -ectodermal dystrophy ) MAI liée à mutation d’Aire Nature Reviews Endocrinology 7, 25-33 (January 2011)

LTreg et pathologies Rôle T régulateurs dans réponse Ag soi Tolérance en périphérie, nécessaire pour « suppresser » les T autoréactifs sortis du thymus MAI : diminution du % des Treg sanguins (Diabète type I, sclérose multiple…)

LTreg et pathologies Rôle T régulateurs dans réponse Ag soi Tolérance en périphérie, nécessaire pour « suppresser » les T autoréactifs sortis du thymus MAI : diminution du % des Treg sanguins (Diabète type I, sclérose en plaques…) Rôle T régulateurs dans réponse aux alloantigènes Diminution nbre Treg muqueuse intestinale chez patients GVH aigue ou chronique Patients transplantés poumon, foie ou rein, corrélation positive survie greffon / nbre Treg circulants Tr1 présents chez patients développant spontanément tolérance alloAg après allogreffe foie, rein

LTreg et pathologies T régulateurs et tumeurs Augmentation fréquence Treg chez patients souffrant de : cancer colo-rectal, oesophage cancer sein carcinome hépatocellulaire cancer poumon… Expansion liée au recrutement de Treg, à l’induction de leur prolifération et à la différentiation de iTreg. Résultats controversés dans certains lymphomes. Existence de Treg spécifiques d’Ag tumoraux (LAGE-1 melanome) Mauvais pronostic

Populations Treg particulières (homme) ? PBMC sujets sains PBMC mélanome TIL mélanome PBMC sujets sains TIL mélanome The Journal of Immunology, 2008, 180: 2967–2980. Profil activé dans les tumeurs

Populations Treg particulières (homme) ? The Journal of Immunology, 2008, 180: 2967–2980. Pouvoir suppressif Treg ICOShi>>Treg ICOSlow

Populations Treg particulières (homme) ? ICOS+ CD4+ CD4+CD25+ICOS+ The Journal of Immunology, 2008, 180: 2967–2980.

LB régulateurs Découverte récente Preuve de l’existence de ces cellules chez l’homme en 2010 5% des B du sang périphérique Localisation sang périphérique sang de cordon OLS (ganglions, rate)

LBreg: différentiation, phenotype Rôle dans la différentiation de: la stimulation du BCR TLR (immunité inné) et/ou CD40 (immunité adaptative) molécules pro-inflammatoires: IL-1β, IL-6, IL-21, IL-15+GM-CSF SLE: Systemic Lupus erythematosous RA: Rhumatoid arthritis

LBreg: différentiation, phenotype Rôle dans la différentiation de: la stimulation du BCR TLR (immunité inné) et/ou CD40 (immunité adaptative) molécules pro-inflammatoires: IL-1β, IL-6, IL-21, IL-15+GM-CSF Leur nombre augmente suite à une inflammation SLE: Systemic Lupus erythematosous RA: Rhumatoid arthritis

LBreg: différentiation, phenotype Rôle dans la différentiation de: la stimulation du BCR TLR (immunité inné) et/ou CD40 (immunité adaptative) molécules pro-inflammatoires: IL-1β, IL-6, IL-21, IL-15+GM-CSF Leur nombre augmente suite à une inflammation Proviennent de LB immature, LB mature, Plasmablaste SLE: Systemic Lupus erythematosous RA: Rhumatoid arthritis

LBreg: différentiation, phenotype Rôle dans la différentiation de: la stimulation du BCR TLR (immunité inné) et/ou CD40 (immunité adaptative) molécules pro-inflammatoires: IL-1β, IL-6, IL-21, IL-15+GM-CSF Leur nombre augmente suite à une inflammation Proviennent de LB immature, LB mature, Plasmablaste Pas de FT spécifique connu (≠Treg) SLE: Systemic Lupus erythematosous RA: Rhumatoid arthritis

LBreg: différentiation, phenotype Rôle dans la différentiation de: la stimulation du BCR TLR (immunité inné) et/ou CD40 (immunité adaptative) molécules pro-inflammatoires: IL-1β, IL-6, IL-21, IL-15+GM-CSF Leur nombre augmente suite à une inflammation Proviennent de LB immature, LB mature, Plasmablaste Pas de FT spécifique connu (≠Treg) SLE: Systemic Lupus erythematosous RA: Rhumatoid arthritis

LBreg: rôle IL-10 et TGF-b IL-35 Apoptose (FasL)? Stimulation du développement des Treg induits/Tr1 Inhibition expansion Th1 et Th17 Inhibition synthèse de cytokines pro-inflammatoires par les DC, LT IL-35 Inhibe la prolifération T Induit la production d’IL-35 par d’autres LT Apoptose (FasL)? Apoptose envers cd4

Breg contrôle Th1/Th17 Analyse de l’impact des Breg sur la différentiation de T naïf sultivé en présence de milieu de différentiation Th0 (pas de cytokines, Th1 (IL-12+ anti IL-4), Th2 (IL-4 + anti IL-12/anti IFNg)… En condition Th0 les T naïf se différencient plus en Th1. De même + de Th17 se différencie et – de pop Reg (Tr1, iTreg). The Journal of Immunology, 2015, 194: 1602–1608.

Les Breg impactent les CTL, NK anti-tumoraux EL-4: lignée de leucémie murine La déplétion des B favorise l’expansion des CTL. Les LB en contact avec les cellules tumorales produisent de l’IL-10. Le traitement avec de l’IL-10 recombiné compense la perte des LB et inhibe l’expansion des CTL ainsi que des NKT.

Breg et cancer Int Immunol. 2015 May 20

LB régulateurs et pathologies LB régulateurs et GVHD No GVHD: patient ayant reçu une AHSCT (allogenic hematopoietic stem cell transplant) mais n’ayant pas dév de cGVHD Les patients ayant une cGVHD active ont moins de B produisant d’IL10 et parmis ceux ayant une cGVHD, les patients les plus sévère sont ceux ayant le moins de B IL-10+ LB régulateurs également impliqués dans SLE, thrombocytopénie, arthrite rhumatoïde