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Université René Descartes - Paris V (14/06/2006), Maria Leite de Moraes (Dir.)
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Etude de l'implication des cellules iNKT dans l'asthme allergique expérimental
Patricia Hachem1

L'asthme est une maladie inflammatoire chronique des voies aériennes dont l'incidence a augmenté dramatiquement au cours de ces deux dernières décennies. Chez les individus sensibles, cette inflammation induit des épisodes de sifflements récurrents, une oppression thoracique, une sécrétion de mucus ainsi qu'une obstruction des voies respiratoires, un recrutement éosinophilique et une hyperréactivité broncho-pulmonaire (HRB). Les avancées dans la compréhension de la physiopathologie de l'asthme ont été réalisées grâce aux modèles expérimentaux murins. Ces travaux ont mis en évidence le rôle de différentes cellules dans l'immunorégulation de l'inflammation bronchique, notamment les lymphocytes T de type Th2. Toutefois, les mécanismes immunologiques impliqués dans la protection ou l'exacerbation de la maladie sont encore peu connus. Au cours de notre étude, nous avons mis en évidence l'influence de cellules Natural Killer T invariantes (iNKT) dans le développement de l'asthme allergique expérimental. Les cellules iNKT représentent une population immunorégulatrice de lymphocytes T, caractérisée par l'expression d'une chaîne alpha invariante du TCR (Va14Ja18 et Va24Ja18, respectivement chez la souris et chez l'homme) qui est positivement sélectionnée par la molécule CD1d. Ces cellules synthétisent rapidement et massivement de nombreuses cytokines, comme l'IL-4 et l'IFN-g, lorsqu'elles sont simulées par l'a-galactosylcéramide (a-GalCer), glycolipide reconnu spécifiquement par les lymphocytes iNKT. Le spectre d'action attribué aux cellules iNKT est particulièrement large. Elles sont impliquées dans le contrôle des réponses immunes contre des infections, des maladies autoimmunes, des modèles de contact de sensibilité et des tumeurs.

En utilisant un modèle où les souris sont immunisées de façon systémique par l'ovalbumine (OVA) et ensuite stimulées au niveau des voies aériennes par ce même antigène (étape désignée comme « challenge »), nous avons démontré que les cellules iNKT sont impliquées dans la sévérité de l'asthme allergique expérimental. En effet, divers symptômes de l'asthme sont diminués chez les souris déficientes en cellules iNKT (Ja18-/-), notamment, l'inflammation éosinophilique, la production de cytokines de type Th2, comme l'IL-4 et l'IL-5, la sécrétion d'IgE et l'HRB. L'implication des cellules iNKT dans la sévérité de l'asthme a été confirmée puisque le transfert adoptif des cellules iNKT à des souris Ja18-/- rétablit les symptômes décrits ci-dessus.

En nous basant sur ces résultats, nous nous sommes demandés si nous pourrions modifier la sévérité de l'asthme allergique en agissant sur les lymphocytes iNKT. Pour cela, nous avons traité des souris par l'a-GalCer. Nous avons ainsi démontré qu'une seule injection d'a-GalCer 1 h avant le premier challenge intranasal à des souris précédemment immunisées inhibait la totalité des symptômes de l'asthme. L'administration intranasal de l'a-GalCer inhibe les symptômes de l'asthme chez les souris immunisées et provoquées par l'OVA. Cette protection peut être transférée chez des souris immunisées grâce à des cellules en provenance de souris traitées par l'a-GalCer. L'implication de l'IFN-g dans cette protection a été mise en évidence par des anticorps neutralisants, ainsi que par le transfert de cellules iNKT en provenance de souris IFN-g-/-.

En conclusion, nos résultats démontrent que les cellules iNKT sont impliquées dans la sévérité de l'asthme allergique expérimental en activant la sécrétion de cytokines de type Th2 et que le traitement par l'a-GalCer, qui agit spécifiquement sur les lymphocytes iNKT, inhibe le développement de la maladie en induisant la sécrétion d'IFN-g. Ainsi, nos résultats suggèrent que l'a-GalCer pourrait constituer un nouvel outil thérapeutique dans le traitement de l'asthme allergique.
1:  CHRI - Cytokines, hématopoïèse et réponse immune
Asthme – éosinophiles – cellules iNKT – a-GalCer – IFN-g.

Asthma is a manifold syndrome consisting in eosinophil-rich airway inflammation, bronchospasm and airway hyperreactivity (AHR), which has recently increased dramatically in prevalence in the industrialized world. In the past few decades it has become clear that the pathogenesis and severity of asthma are mediated through T helper 2 (Th2) lymphocytes. However, the immunological mechanisms that downmodulate or amplify the development of this disease are poorly understood. In our study we highlighted the critical influence of invariant Natural Killer T (iNKT) cells in the severity of experimental allergic asthma. iNKT cells constitute a distinctive population of mature T lymphocytes positively selected by the non-polymorphic MHC class-I-like molecule, CD1d. These lymphocytes coexpress a highly restricted T-cell receptor (TCR) repertoire, composed of a single invariant Va14Ja18 chain in mice and a Va24Ja18 chain in humans, preferentially paired with a limited TCR Vb chain repertoire. iNKT cells specifically recognize glycolipids such as the a-galactosylceramide (a-GalCer). The spectrum of actions attributed to iNKT cells is particularly broad. They are implicated in controlling immune responses against infections, autoimmune diseases, contact sensitivity and tumors.

Here, we found that Th2-type asthma was attenuated in iNKT cell-deficient Ja18-/- mice, which had been immunized and challenged with ovalbumin (OVA) to elicit hyperimmune allergic asthma. OVA airway-challenged iNKT-deficient (Ja18-/-) mice had significantly reduced IL-4 and IL-5 levels in bronchoalveolar lavage fluid (BALF), decreased serum IL-5 and anti-OVA IgE antibodies, inhibited eosinophilic airway inflammation, and reduced airway hyperreactivity (AHR), the major symptom of asthma, compared to wild-type mice. Adoptive transfer of wild-type iNKT-enriched splenic cells into immunized and boosted Ja18-/- mice confirmed the involvement of iNKT cells in this model.

Based on our findings showing the requirement of iNKT cells in the severity of allergic asthma, we further examined whether a-GalCer treatment could influence asthma development. We found that a single i.v. injection of a-GalCer, 1 h before the first airway allergen challenge of OVA-sensitized mice, abrogates elicitation of AHR, airway eosinophilia, IL-4 and IL-5 production in BALF, and specific anti-OVA IgE antibodies. Further, a-GalCer administered intranasally also strongly inhibited the major symptoms of asthma in sensitized and challenged mice. This protection can be transferred to OVA-sensitized recipients mice by splenocytes from OVA-sensitized, a-GalCer treated mice. The role of IFN-g from iNKT cells in protection was shown by adoptive transfer of sorted iNKT cells from OVA-sensitized and a-GalCer-treated mice which protected immunized recipients from manifesting asthma by an IFN-g-dependent pathway.

In conclusion, our findings demonstrate that iNKT cells could either aggravate the symptoms of asthma intrinsically by promoting Th2-type cytokine production or exert a protective pro-Th1 effect when stimulated exogenously by a-GalCer, which induces a preferential production of IFN-g. Therefore, our results raise the possibility that local a-GalCer treatment, acting specifically on iNKT cells, might provide novel therapeutic strategies to reduce allergic asthma.
Asthma – eosinophils – iNKT cell – a-GalCer – IFN-g.

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