Identification of a new mechanism that controls the homeostasis of iNKT and MAIT T lymphocytes
Identification d’un nouveau mécanisme de contrôle de l’homéostasie des lymphocytes T iNKT et MAIT
Résumé
Invariant natural killer T (iNKT) lymphocytes represent a peculiar T cell-lineage that differs from conventional T cells by its development, function, and ligands it recognizes. In humans, iNKT cells express an invariant TCR made of the V?24-J?18/V?11 rearrangement, which recognizes glycosphingolipids presented by the MHC class I monomorphic molecule CD1d. Moreover, they rapidly produce high amounts of cytokines when stimulated and are thus considered as innate-like T cells. The molecular mechanisms that control the homeostasis of iNKT are poorly understood. XIAP (X-linked Inhibitor of Apoptosis) is a physiological inhibitor of caspases 3, 7 and 9 and is mutated in the X-linked lymphoproliferation syndrome 2 (XLP-2), a rare primary immunodeficiency (PID) characterized by a peculiar susceptibility to Epstein-Barr virus (EBV) infection. Patients with a XIAP deficiency exhibit a strong reduction of their iNKT cells in blood. Here, I report that XIAP is required for the survival of iNKT cells in humans. The requirement of XIAP correlates with a pro-apoptotic phenotype of iNKT cells that is not observed in conventional T cells. The increased susceptibility to apoptosis of iNKT cells was observed upon stimuli that trigger either extrinsic or intrinsic apoptosis pathways. iNKT cells by contrast to conventional T cells express elevated amounts of pro-apoptotic molecules including caspases 3 or 7 and Bid. The pro-apoptotic phenotype of iNKT cells is early acquired since iNKT cells from cord blood and thymus display a similar pro-apoptotic phenotype. Knock-down of XIAP in iNKT cells and analysis of XIAP-deficient humans indicate that XIAP is a potent inhibitor of apoptosis in iNKT cells while it has only a moderate effect in conventional T cells. I also show that this pro-apoptotic phenotype of iNKT cells is dependent of the expression of the transcription factor PLZF. This factor is already known to be necessary for the acquisition of the effector functions of these cells. Conversely, over expression of PLZF in conventional T cells leads to a pro-apoptotic phenotype and to an increased expression of caspase 3. Recently, a second invariant T cell subpopulation, the mucosal associated invariant T (MAIT) cells was identified both in humans and mice. These cells express a semi-invariant TCR made of V?7.2-J?33 rearrangements and share with iNKT cells a number of developmental, functional and phenotypical features that lead to consider MAIT cells as innate-like T cells like iNKT cells. Similarly, MAIT cells also exhibit a pro-apoptotic phenotype and are decreased in XIAP-deficient humans. The pro-apoptotic phenotype of MAIT cells is also dependent on PLZF. Interestingly, one XIAP-deficient patient with normal iNKT cell number was identified. This patient has not yet encountered EBV, suggesting that reduction of iNKT cells in XIAP-deficient patients is likely due to increased apoptosis in the context of EBV infection. I also show that EBV might have an escape mechanism from iNKT cells by down-regulating the expression of CD1d on the surface of B cells. My thesis works identify a previously unknown pathway controlling innate T cell homeostasis depending on XIAP and PLZF. PLZF is thus a key factor involved in the differentiation and the homeostasis of innate T cells by regulating the acquisition of their effector functions and their survival. I also identified the first PID associated with a defect in MAIT cells. Finally, these results provide evidences that iNKT cells might play a role against EBV infection.
Les cellules Invariant Natural Killer T (iNKT) représentent une sous-population particulière de cellules T qui se distingue par son développement, ses fonctions et les ligands qu’elle reconnaît. Chez l’homme, les cellules iNKT expriment le réarrangement Vα24-Jα18/Vβ11 et reconnaissent des glycosphingolipides présentés par la molécule monomorphe du CMH de classe I CD1d. De plus, elles produisent rapidement de grandes quantités de cytokines, et sont ainsi considérées comme des cellules T ayant des caractéristiques innées. Les mécanismes moléculaires qui régulent l’homéostasie descellules iNKT ne sont pas complètement compris. La protéine XIAP (X-linked Inhibitor of Apoptosis) est un inhibiteur physiologique des caspases 3, 7 et 9. Des mutations du gène XIAP sont à l’origine du syndrome lymphoprolifératif lié à l’X de type 2 (XLP-2), un déficit immunitaire primitif (DIP) caractérisé par une susceptibilité accrue à l’infection par le virus Epstein Barr (EBV). Les patients souffrant du XLP-2 présentent une forte réduction de leur nombre de cellules iNKT dans le sang. Au cours de mon travail de thèse, j’ai montré que XIAP est requis pour la survie des cellules iNKT humaines. Cette fonction de XIAP corrèle avec un phénotype pro-apoptotique des cellules iNKT qui n’est pas retrouvé dans les cellules T conventionnelles. La susceptibilité accrue à l’apoptose des cellules iNKT est observée en utilisant des stimuli de la voie intrinsèque ou extrinsèque de l’apoptose. Les cellules iNKT, contrairement aux cellules T conventionnelles expriment des quantités élevées de protéines pro-apoptotiques comme les caspases 3 ou 7 ou Bid. Ce phénotype proapoptotique est acquis de manière précoce, puisqu’il est déjà présent dans des cellules iNKT de thymus ou de sang de cordon. L’extinction de XIAP dans des cellules iNKT et l’analyse de patients déficients en XIAP indiquent que XIAP est un inhibiteur efficace de l’apoptose dans les cellules iNKT alors qu’il n’a qu’un effet modéré dans les cellules T conventionnelles. J’ai ensuite montré que le phénotype pro-apoptotique des cellules iNKT est dépendant de l’expression du facteur de transcription PLZF. Celui-ci est déjà connu comme étant nécessaire à l’acquisition des fonctions effectrices de cescellules. De manière concordante, la surexpression de PLZF dans des cellules T conventionnelles conduit à un phénotype pro-apoptotique et à une augmentation de l’expression de la caspase 3. Récemment, une deuxième population de cellules T invariantes, les cellules MAIT (Mucosal Associated Invariant T) a été décrite. Ces cellules expriment un TCR semi-invariant Vα7.2-Jα33 et partagent avec les cellules iNKT certaines caractéristiques qui en font des cellules T innées comme les cellules iNKT. De la même manière que les cellules iNKT, les cellules MAIT ont un phénotype proapoptotiqueet sont diminuées dans le sang des patients déficients en XIAP. Ce phénotype proapoptotique est aussi dépendant de PLZF. De manière intéressante, un patient déficient en XIAP et ayant un nombre normal de cellules iNKT a été identifié. Ce patient n’a pas encore rencontré l’EBV, suggérant que la diminution des cellules iNKT chez les patients déficients en XIAP est due à une apoptose augmentée dans un contexte d’infection par l’EBV. Enfin, j’ai obtenu des données préliminaires suggérant que l’EBV utilise un mécanisme d’échappement aux cellules iNKT en diminuant l’expression de CD1d à la surface des cellules B. Mon travail de thèse a donc permis d’identifier une voie de régulation inconnue des lymphocytes T innés qui dépend de XIAP et de PLZF. PLZF est donc un facteur clé pour la différentiation et l’homéostasie des cellules T innées en régulant l’acquisition de leurs fonctions effectrices et en limitant leur survie. Ces observations ont aussi permis d’identifier le premier DIP associé à un déficit en cellules MAIT. Enfin, ces résultats suggèrent un rôle des cellules iNKT dans le contrôle de l’infection par l’EBV.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)