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Thèse de doctorat de l’Université Paris V – Descartes Ecole doctorale Frontière

Thèse de doctorat de l’Université Paris V – Descartes Ecole doctorale Frontières du Vivant Au cœur du contrôle de l’immunité humorale (Re)définition, mode d’action et répertoire des lymphocytes T folliculaires régulateurs Présentée par Paul-Gydéon Ritvo pour l’obtention du grade de Docteur ès Sciences de l’Université Paris V Dirigée par Monsieur le Professeur David Klatzmann Présentée et soutenue publiquement le mardi 26 septembre 2017 Devant un jury composé de : Mme Marie-Paule LEFRANC Mme Nabila SEDDIKI M. Nicolas FAZILLEAU M. Benoît SALOMON M. Patrick BLANCO M. David KLATZMANN Présidente Rapporteur Rapporteur Examinateur Examinateur Directeur de thèse 2 Whenever people agree with me I always feel I must be wrong Oscar Wilde, Lady Windermere's Fan 3 Avant-Propos « Privilège concédé par le roi à une personne sur les terres de laquelle ses agents n’avaient pas accès. » Telle est la définition de l’immunité figurant dans le Larousse, avant même celle de l’immunité biologique. Néanmoins le concept de privilège d’accès est fortement imprégné dans la notion d’immunologie au sens où nous l’entendons. Notre discipline confère à ceux qui en disposent un apanage : un droit de non-ingérence sur leur organisme. Cette immunologie est incarnée à l’échelle animale par un système complexe composé d’un ensemble de cellules, molécules, processus et autres fluides emmenés dans un circuit largement régulé et contrôlé à de multiples étapes. A ce réseau moléculaire dense s’ajoutent deux propriétés acquises par l’immunité éponyme au fil de l’évolution, la différenciant à quelques exceptions près de l’immunité innée : la mémoire et la spécificité. La mémoire permet à nos cellules de se rappeler des affres du passé et de les combattre avec plus de vigueur. Par ce terme, le processus en question est à mon sens légèrement enjolivé puisqu’il s’agit d’une simple survie et d’une capacité de réactivation rapide d’éléments du système ayant déjà fait front. La spécificité, en revanche, me fascine. Rendons-nous compte : le système peut en théorie reconnaître tout ce qu’il n’a jamais rencontré et l’attaquer, en parallèle d’un pacte de non- agression conclu avec ce qui lui a déjà été présenté lors de sa création, le soi. Mieux encore, deux systèmes distincts lui offrent cette faculté, celui des cellules B rencontrant leurs ennemis directement, et celui des cellules T, à qui sont présentés des fragments de cet intrus, détruits, abimés mais encore reconnaissables. C’est quand les deux systèmes s’activent en parallèle face au même importun (sous des formes différentes) et se rencontrent, que le fruit de leur union peut, par synergie, produire ses effets. S’ensuit une profusion de mécanismes protecteurs incluant la production d’anticorps, ces moines soldats chargés de capturer le pathogène pour le neutraliser et/ou de le livrer à d’autres cellules responsables de son élimination. Un monde à part que l’étude de l’immunologie revisitée et en constante évolution depuis ces dernières décennies m’a invité à découvrir. Je n’ai pu, au cours des 33 mois passés à décortiquer une infinitésimale partie de son fonctionnement, m’empêcher de faire de nombreux parallèles entre l’immunologie et la démographie, l’économie, le fonctionnement de l’Etat ou encore la guerre (ce dernier étant relativement simple à imaginer). D’aucuns les trouveront douteux. Je n’en coucherai pas un mot mais ouvrirai avec plaisir la discussion avec ceux qui, courageux, auront lu ces lignes. Les téméraires, quant à eux, sont invités à poursuivre leur lecture et à plonger au cœur du contrôle de l’immunité humorale. 4 Table des matières Avant-Propos .............................................................................................................................. 3 Index des figures ........................................................................................................................ 6 Abréviations ............................................................................................................................... 7 Résumé de la thèse ..................................................................................................................... 8 Introduction ............................................................................................................................. 10 I. L’immunité humorale, objet du contrôle par les Tfr ..................................................... 11 A. Principes de l’immunité humorale ............................................................................ 11 1. Découverte ................................................................................................. 11 2. Rôle des anticorps ..................................................................................... 12 3. L’immunité humorale, partie de l’immunité adaptative .......................... 13 B. Les différentes phases de la réponse humorale initiale ............................................ 15 1. Les prémices : une organisation spatiale ..................................................16 2. La rencontre du pathogène et du lymphocyte B, et plus si affinité ......... 18 3. De la rencontre de l’antigène à la production d’anticorps, une séquence régulée ................................................................................................................ 20 4. Mutations hypersomatiques, commutation de classe, survie : les deux facettes du centre germinatif ............................................................................. 22 5. Le contact B – T et les trois signaux ........................................................ 25 C. Les T folliculaires helpers (Tfh) ............................................................................... 27 1. Découverte de l’implication des cellules T dans la réponse humorale .... 27 2. Découverte des Tfh en tant que sous-population .................................... 27 3. Développement des Tfh............................................................................ 28 4. Molécules importantes dans la fonction des Tfh ..................................... 30 5. Fonctionnement du Tfh ........................................................................... 33 6. Spécificité des Tfh .................................................................................... 33 II. Les Tfr, outil du contrôle .............................................................................................. 35 A. Découverte des Tfr ................................................................................................... 35 B. Origine et développement ........................................................................................ 37 1. La question de l’origine ............................................................................ 37 2. Développement : phénomènes similaires aux Tfh .................................. 38 3. Développement : Phénomènes propres aux Tfr ...................................... 39 4. Séquence temporelle différente ............................................................... 40 C. Marqueurs et mécanismes d’action ..........................................................................41 1. Foxp3 : régulateurs avant tout .................................................................. 41 2. Blimp-1 ..................................................................................................... 42 3. PD-1 : une liaison dangereuse .................................................................. 43 4. CTLA-4 ..................................................................................................... 44 5. Autres effets des Tfr ................................................................................. 44 5 D. Spécificité ................................................................................................................. 46 E. Controverse .............................................................................................................. 47 III. Implication de l’immunité humorale dans la physiopathologie et la thérapie ............ 48 A. Auto-immunité ......................................................................................................... 48 1. Principes ......................................................................................................... 48 2. Mécanismes et exemples .......................................................................... 49 B. Cancer ........................................................................................................................ 51 C. Immunodéficiences .................................................................................................. 52 1. Primaires .................................................................................................. 52 2. Acquises .................................................................................................... 53 D. Vaccination ............................................................................................................... 54 E. Greffes ...................................................................................................................... 55 Objectifs poursuivis .............................................................................................................. 57 Résultats ................................................................................................................................... 58 Article 1 – Redéfinition et mode d’action des Tfr .................................................................... 59 Article 2 – Répertoire des Tfr................................................................................................... 86 Discussion ............................................................................................................................... 121 I - Origine et nature des Tfr ................................................................................................ 122 A. Tu es né Treg et tu redeviendras Treg, l’origine non assumée ............................... 122 1. Origine régulatrice des Tfr – Phénotypique ................................................ 122 2. Origine régulatrice des Tfr – Répertoire ......................................................123 3. Origine régulatrice des Tfr – Casus belli ..................................................... 124 B. La voie folliculaire, famille d’adoption ....................................................................... 124 II – Mode d’action ............................................................................................................... 125 A. Les Tfr contrôlent la production d’anticorps............................................................... 125 1. Modèles murins ............................................................................................. 125 2. Les trois grâces ............................................................................................. 127 B. Le mode d’action commun aux Treg .......................................................................... 128 C. Le mode d’action spécifique aux Tfr ........................................................................... 129 III – Perspectives : physiologie et thérapie ........................................................................ 130 A. Utilisation de la voie de l’IL-1.................................................................................. 131 B. Utilisation directe des Tfr .......................................................................................132 Références Bibliographiques ................................................................................................... 135 Annexes ................................................................................................................................... 151 6 Index des figures Figure 1 : Structure des immunoglobulines .................................................................. 12 Figure 2 : Cinétique de la réponse anticorps ................................................................. 14 Figure 3 : Physiologie de la réponse humorale .............................................................16 Figure 4 : Schéma de coupe ganglionnaire ................................................................... 17 Figure 5 : Compétitions dans le centre germinatif........................................................19 Figure 6 : Chronologie de la formation des centres germinatifs ................................ 22 Figure 7 : Dynamique du centre germinatif ................................................................. 23 Figure 8 : Fonctions d'aide apportées par les Tfh aux B .............................................. 26 Figure 9 : Signaux de différenciation des Tfh .............................................................. 30 Figure 10 : Différents modes d'action des Tfr .............................................................. 46 Figure 11 : Stratégies d'améliorations vaccinales basées sur les Tfh ........................... 55 Figure 12 : Dichotomie des dialogues Treg/Teff et Tfr/Tfh ..........................................61 Figure 13 : Proximités respectives des Tfr avec les Tfh et les Treg .............................. 88 Figure 14 : Régulation de l'activité folliculaire par l'IL-1 ........................................... 129 Figure 15: Stratégies thérapeutiques actuelles et futures utilisant les Treg ...............132 7 Abréviations Bcl BCR CC(L/R) CXC(L/R) CCP CD CFD CMH CPA CTLA-4 Foxp3 ICOS IFN- Ig IL- IPEX J KO PD-1 SAP Tfh Tfr TGF TNF Treg Teff T TCR TLR B-cell lymphoma protein B-Cell Recepor, récepteur de cellules B CC chimiokine (ligand/récepteur) CXC chimiokine (ligand/récepteur) Cyclic Citrullinated Peptide Cluster de Différenciation Cellule Folliculaire Dendritique Complexe Majeur d’Histocompatibilité Cellule Présentatrice d’Antigènes Cytotoxic-T Lymphocyte-associated Antigen-4 Forkhead/winged-helix Protein 3 Inducible T-cell Costimulator Interféron- Immunoglobuline Interleukine- Immunodysregulation polyendocrinopathy enteropathy X-linked Jour Knock-Out pour déficient Programmed cell Death 1 Signalling lymphocyte activation molecular Associated Protein T-follicular helper cell T follicular regulatory cell Transforming Growth Factor Tumor Necrosis Factor Regulatory T cell Effector T cell Lymphocyte T T-Cell Receptor, récepteur de cellules T Toll-Like Receptor 8 Résumé de la thèse La réponse immunitaire humorale désigne l’ensemble des processus menant à la production d’anticorps suite à une stimulation du système immunitaire. Les lymphocytes T folliculaires régulateurs (Tfr) forment une population essentielle dans le contrôle de l’immunité humorale. Dotés de fonctions régulatrices comme les lymphocytes T régulateurs conventionnels (Treg), les Tfr joueraient un rôle majeur dans les mécanismes de régulation de la production d’anticorps suite à une stimulation. Ils pourraient, par exemple, contrôler l’aide apportée par les lymphocytes T folliculaires helpers (Tfh) aux cellules B leur permettant de se différencier en plasmocytes producteurs d’anticorps dans une structure hautement spécialisée appelée centre germinatif (CG). Suite au constat de la non-réponse des Tfr à l’interleukine (IL)-2, nous avons observé l’absence d’expression de la sous-unité du récepteur à l’IL-2 (CD25) sur ces cellules et ainsi donné de nouvelles bases à la caractérisation phénotypique des Tfr. Cette redéfinition restrictive de la population cellulaire a permis une description plus approfondie de uploads/Philosophie/ au-coeur-du-controle-de-l-x27-immunite-humorale.pdf