Dysfonction, épuisement et sénescence cellulaires Flashcards
1
Q
Réponse T effectrice normale
A
- une réponse T effectrice efficace nécessite:
1. une reconnaissance de l’antigène + signaux 2 et 3
2. une prolifération/différentiation de la cellule activée
3. une fonction effectrice vers une cellule cible
2
Q
3 types de dysfonctions
A
- cellule anergique : cellule présentant un défaut de prolifération et de réponse effectrice en raison d’une stimulation sous-optimale (signal 1 sans signal 2 (CD40 et CD40L)) lors de son activation (« priming »)
- cellule sénescente : cellule dans un stade de différentiation terminal en raison d’une prolifération excessive, cet état est associé à un arrêt irréversible du cycle cellulaire et à des télomères courts (beaucoup de prolifération donc les chromosomes sont courts)
- cellule épuisée (« exhausted ») : cellule soumise à une stimulation excessive et continue par un antigène persistant, cette cellule présente des capacités prolifératives et des fonctions effectrices altérées et exprime des marqueurs d’épuisement (récepteurs inhibiteurs ou « exhaustion markers »)
3
Q
Tableau comparaison des types de dysfonction
A
- diapo 5
4
Q
Cellule anergique
A
- cellule présentant un défaut de prolifération et de réponse effectrice en raison d’une stimulation sous-optimale (signal 1 sans signal 2) lors de son
activation (« priming »)
5
Q
Anergie
A
- défaut de prolifération et de réponse effectrice en raison d’une stimulation sous- optimale (signal 1 sans signal 2) lors de l’activation d’une cellule T (il y a engagement du TCR)
- l’activation d’une cellule nécessite une co-stimulation par CD28 qui induit l’activation de la voie des MAPK de AP1 et la production d’IL-2
- en absence de co-stimulation, pas de production d’IL-2 et pas de prolifération
- soit interruption du signal 2 CD28 arrête d’interagir), pas de signal 2 (CPA n’a pas de ligand CD28), ou signal 2 inhibiteur (signal inhibiteur au lieu d’activateur)
6
Q
Anergie et tolérance périphérique
A
- la tolérance centrale est assurée dans le thymus lors de la sélection négative (TCR de forte affinité pour un complexe CMH/peptide du soi)
- toutefois, certains clones échappent à la sélection négative (car tous les peptides du soi ne sont pas présentés)
- des cellules auto-réactives peuvent donc sortir du thymus => nécessité de mécanismes de tolérance périphérique
- ces cellules anergiques et les Tregs sont connues depuis longtemps pour leur rôle dans la tolérance périphérique
- ceci est particulièrement vrai dans les muqueuses, un environnement immunotolérant aux antigènes du soi, mais également au microbiote ou aux antigènes dérivés des aliments
- les Tregs et les cellules anergiques partagent un répertoire TCR commun, suggérant un lien entre ces deux populations
- en effet, les Tregs muqueuse régulant les réponses T contre les antigènes microbiens semblent dériver de cellules T anergiques
7
Q
Cellule sénescente
A
- cellule dans un stade de différentiation terminal en raison d’une prolifération excessive
- cet état est associé à un arrêt irréversible du cycle cellulaire et à des télomères courts
8
Q
Sénescence
A
- la sénescence est une dysfonction qui apparait graduellement au cours des divisions répétées et qui est associée à un raccourcissement des télomères
9
Q
3 phases du développement de la sénescence
A
- phase 1 : induction (raccourcissement des télomères, dommages ADN non télomériques (ROS, radiation ionisante, UV), manque de facteur de croissance)
- réversible entre la phase 1 et 2
- phase 2 : réponse aux dommages de l’ADN (réponse au stress oxydatif, formation du DNA foci, voies ATM et ATR)
- irréversible lorsqu’on arrive à la phase 3
- phase 3 : arrêt de croissance (sénéscence) (plus capables de réparer les télomères)
10
Q
Phénotype et fonction des cellules sénescentes et épuisées
A
- les cellules sénescentes sont présentes dans les infections virales chroniques avec quantité d’antigène limitée (mais récurrent) ➔ ≠ cellules épuisées
- les cellules sénescentes expriment CD57 (pas habituellement sur les T) et KLRG-1 ainsi que des KIR (marqueurs NK) et peuvent produire des quantités importantes de molécules effectrices (perforine, IFN-gamma, TNF-alpha) ➔ ≠ cellules épuisées (perdu la capacité de proliférer mais pas la fonction effectrice)
11
Q
Métabolisme des cellules sénescentes et épuisées
A
- les cellules sénescentes utilisent davantage la glycolyse que la respiration mitochondriale (mitochondries géantes et dysfonctionnelles dans ces cellules très différenciées) ➔ ≠ cellules épuisées
12
Q
Marqueurs de sénescence
A
- les marqueurs de sénescence et d’épuisement ne sont pas toujours spécifiques
- CD57 et KLRG1 sont de relativement bons marqueur de sénescence (mais pas exclusifs)
- la perte de CD28 (pas d’IL-2 donc pas de prolifération) et le gain de CD57 sont caractéristiques des cellules sénescentes
- l’expression de marqueurs d’épuisement n’est pas spécifique de la sénescence
13
Q
Vieillissement et sénescence
A
- la production thymique diminuée est « compensée » par une prolifération périphérique
- si cette prolifération est très importante, elle conduit à un état favorable au développement de la sénescence
- si il y a moins de nouveaux T, on compense avec une prolifération périphérique
14
Q
Sénescence accélérée
A
- les expressions de CD28 et CD57 sont souvent mutuellement exclusives
- la proportion de cellules T CD57+ augmente avec l’âge (CD4 et CD8)
- l’infection par le VIH accélère ce vieillissement immunologique
15
Q
Cellule épuisée
A
- cellule soumise à une stimulation excessive et continue par un antigène persistant
- cette cellule présente des capacités prolifératives et des fonctions
effectrices altérées et exprime des marqueurs d’épuisement (récepteurs inhibiteurs ou « exhaustion markers »)
16
Q
Histoire naturelle de la réponse normale
A
- après infection ou vaccination, activation des LT naïf et différentiation en LT effecteurs en quelques jours
- différentiation + forte prolifération + reprogrammation transcriptionnelle, épigénétique et métabolique qui permet à la cellule T d’acquérir des capacités de migration et des fonctions effectrices
- après le pic d’expansion, l’inflammation diminue, l’antigène est éliminé et la plupart des LT effecteurs meurent, mais un faible nombre persistent sous forme de LT mémoires
- la différentiation en LT mémoire est caractérisée par une diminution du programme effecteur, mais par le gain de la capacité à générer une réponse effectrice très rapide suite à une nouvelle exposition
- les LT mémoires sont maintenus par divisions lentes en réponse à IL-7 et IL-15
- la génération d’une mémoire fonctionnelle se fait donc alors que l’antigène a presque totalement disparu et que l’inflammation est contrôlée
- mais que se passe-t-il dans les lymphocytes T au cours des infections persistantes ou des cancers, lorsque l’antigène et l’inflammation persistent ?
- fonction effectrice altérée avec perte progressive des fonctions
- expression de plusieurs récepteurs « inhibiteurs »
- expression altérée de facteurs de transcription
- désordres métaboliques
- génération de la mémoire altérée
17
Q
Réponse dysfonctionelle au cours des infections virales chroniques
A
- la persistance de l’antigène à un niveau élevé induit des modifications épigénétiques, transcriptionnelles, phénotypiques et fonctionnelles des cellules T
- l’épuisement des cellules T se caractérise par
- une prolifération altérée
- une production réduite de molécules effectrices (pas de fonction effectrice)
- l’expression de récepteurs inhibiteurs (ou régulateurs négatifs, ou « immune checkpoints »)
18
Q
Télomères
A
- complexes de 4 molécules CMH qui sont associées avec un peptide spécifique et liées à un fluorochrome
- ils permettent de quantifier et de caractériser les cellules T spécifiques d’un complexe CMH/peptide donné par cytométrie de flux
19
Q
L’épuisement des lymphocytes T (souris)
A
- tout d’abord décrit chez la souris (LCMV) puis chez l’homme (VHC et VIH)
- perte de la production de cytokines
- perte de la capacité de prolifération
20
Q
L’épuisement des lymphocytes T (VIH)
A
- défaut de production de perforine par les CTL spécifiques du VIH
- plus de fonction effectrice
21
Q
Mesure de la polyfonctionnalité des lymphocytes T
A
- la cytométrie en flux permet l’étude de la
polyfonctionnalité des cellules spécifiques d’un antigène
22
Q
Polyfonctionnalité des CD8 chez les contrôleurs du VIH
A
- les T CD8 spécifiques du VIH des contrôleurs sont davantage
polyfonctionnelles que celles des progresseurs
23
Q
Épuisement : perte hiérarchique des fonctions
A
- la persistance de l’antigène conduit à la perte de production d’IL-2, puis de TNF-alpha puis d’IFN-gamma à une diminution des capacités prolifératives, à une augmentation de la sensibilité à l’apoptose
- ces dysfonctions s’accompagnent de l’expression de récepteurs
inhibiteurs à la surface de la cellule épuisée (PD-1, LAG-3, 2B4, CD160 etc…)
24
Q
Épuisement dans les maladies virales chroniques chez l’homme
A
- la nature (nombre de fonctions) et la sévérité (magnitude) de l’épuisement ne sont pas identiques dans toutes les maladies virales chroniques
25
Q
Le développement de l’épuisement est progressif
A
- l’épuisement est causé par une stimulation excessive et continue par un antigène persistant
- celle-ci conduit à l’expression de récepteurs inhibiteurs
- la signalisation par ces récepteurs inhibe l’activation de AKT (phosphorylé par PI3K), ce qui induit l’arrêt du cycle cellulaire
26
Q
Épuisement et génération de la mémoire
A
- les cellules T épuisées expriment faiblement CD122 (chaine beta des récepteurs à IL-2 et IL-15) et CD127 (chaine alpha du récepteur à IL-7), les récepteurs des cytokines maintenant la mémoire T (pas vraiment de mémoire mais vue que Ag persiste elles sont maintenues)
- elles dépendent de la persistance de l’antigène pour leur maintien (« addiction à l’antigène»), contrairement aux cellules mémoires
27
Q
Médiateurs de la dysfonction
A
- récepteurs inhibiteurs
- cytokines immunorégulatrices (IL-10, TGF-beta)
- cellules T régulatrices (Tregs)
- fonctions altérées des APCs
28
Q
IL-10 et dysfonction
A
- l’IL-10 peut altérer l’activation des cellules T ainsi que leur prolifération
- l’IL-10 contribue également à l’épuisement
- le blocage de l’IL-10 permet de restaurer la fonction effectrice et le développement
des cellules mémoires
29
Q
Récepteurs inhibiteurs
A
- de nombreux récepteurs inhibiteurs (ou immune checkpoints ou régulateurs négatifs) sont associés à l’épuisement des cellules T
- jouent un rôle important dans la tolérance au soi et dans la prévention de l’auto immunité
- peuvent être exprimés temporairement par des cellules T activées fonctionnelles
- toutefois, l’expression prolongée et/ou forte de plusieurs récepteurs inhibiteurs est caractéristique des LT CD4 et CD8 épuisés (chez l’animal et l’homme)
30
Q
Mécanismes de régulation des récepteurs inhibiteurs
A
- compétition (pour inhiber la costimulation)
- inhibition de facteurs intracellulaires dans la voie du TCR
- activation de gènes d’inhibition
31
Q
Compétition CTLA-4
A
- CTLA-4 est en compétition avec CD28 pour se lier à CD80/CD86
- son affinité pour CD80/CD86 est plus grande que celle de CD28
- en plus de la compétition, CTLA-4 induit un signal négatif dans la cellule en inhibant la voie du TCR
32
Q
Compétition LAG-3
A
- LAG-3 est en compétition avec CD4 pour se lier au HLA II
- son affinité pour MHCII est plus grande que celle de CD4
- en plus de la compétition qui inhibe la voie du TCR (pas d’activation de CD4 => pas d’activation de lck), LAG-3 induit un signal négatif dans la cellule (motif KIEELE) qui
induit un arrêt de prolifération et de fonctions effectrices
33
Q
Inhibition de la voie du TCR par PD-1
A
- la queue cytoplasmique de PD-1 contient un motif ITIM et un motif ITSM
- après liaison à PD-L1 ou PD-L2, ITSM recrute SHP-1 et SHP-2 qui inhibe l’activation de PI3K (et donc AKT) dans la voie du TCR
- mais PD-1 pourrait également jouer un rôle plus proximal dans l’inhibition de la voie du TCR…
- PD-1 active la transcription du gène BATF (« basic leucine transcription factor, ATF-like »), un facteur de transcription de la famille AP-1
- le « knock out » de BATF restaure la production d’IL-2
- BATF inhibe la transcription de gènes effecteurs
34
Q
Les multiples mécanismes de PD-1
A
- inhibition de la voie du TCR (zap70)
- diminution de la prolifération et de la survie par PI3K
- inhibition de la transcription de gènes codant pour des molécules effectrices par induction de BATF
35
Q
PD-1 : ex de molécule liée à la dysfonction
A
- les cellules T CD8 spécifiques du VIH expriment de forts niveaux de PD-1, qui corrèlent avec la charge virale
36
Q
Degrés de l’épuisement
A
- les cellules épuisées ne sont pas toutes semblables, il existe des degrés d’épuisement
- la fonction des cellules PD-1mid Tbethi peut être restaurée en bloquant PD-1, alors que celle des cellules PD-1hi EOMEShi ne peut pas l’être
37
Q
Expression de plusieurs récepteurs inhibiteurs
A
- l’infection chronique par LCMV est caractérisée par l’expression de plusieurs récepteurs inhibiteurs à la surface des CTL
- la majorité des cellules spécifiques de l’antigène expriment (au moins) 3 ou 4 de ces récepteurs (PD-1, LAG-3, CD160, 2B4)
38
Q
Ac utilisés pour moduler la réponse immunitaire
A
- il existe de nombreux anticorps utilisés en
immunothérapies - ceux bloquant les récepteurs négatifs constituent une nouvelles classe nommée « immune checkpoint inhibitors » (ou blockers)
- ce sont des anticorps monoclonaux, souvent humanisés, dirigés contre des récepteurs inhibiteurs (ou leurs ligands) afin de restaurer la fonction effectrice des lymphocytes T
39
Q
Blocage des récepteurs négatifs
A
- le blocage de l’interaction entre PD-1 et ses ligands pourrait augmenter les fonctions effectrices d’une cellule T épuisée
40
Q
Immune checkpoint blockers
A
- ils sont maintenant largement prescrits dans le traitement du cancer
(mélanome, essais contre d’autres formes de cancer en cours) - leur efficacité dans le traitement des infections virales chroniques est à l’étude
- ils causent souvent des effets secondaires
41
Q
Blocage de PD-1
A
- le blocage de l’interaction PD-1/PD-L1 restaure la fonction des cellules T spécifiques du VIH
42
Q
Immune checkpoint blockers et mélanome
A
- efficacité de ipilimumab (CTLA-4) + nivolumab (PD-1) pour la réduction des tumeurs dérivées de mélanomes
- augmentation de la survie de patients avec mélanome avancé après administration de ipilimumab et nivolumab
43
Q
Blocages multiples
A
- la restauration des fonctions effectrices des cellules très épuisées requiert le
blocage de plusieurs récepteurs inhibiteurs (et de l’IL-10)
44
Q
Épuisement : un nouveau stade de différenciation des LT?
A
- la persistance de l’antigène conduit au phénotype « épuisé » et s’accompagne de changement transcriptionnels (et
épigénétiques) - le facteur de transcription Tbet est exprimé à un fort niveau dans les cellules effectrices, il inhibe l’expression du gène codant pour PD-1 (Pdcd1)
- en revanche, Foxo1 (et Eomes) sont très exprimés dans les cellules épuisées
- Foxo1 induit la transcription de PD-1, de Eomes et de Bcl2 (survie)
- l’épuisement peut donc parfois être lié à un programme anti-apoptotique
- les profils transcriptionnels des cellules épuisées, effectrices et mémoires sont distincts
- bien que Eomes, BATF et FOXO1 soient plus exprimés dans ces cellules, ils peuvent aussi être exprimés de manière transitoire dans des cellules activées et/ou mémoires
- le blocage des récepteurs inhibiteurs induit une augmentation transitoire des fonctions effectrices, ce qui suggère que les cellules épuisées constituent une sous-population de cellules distinctes des effectrices et des mémoires
- le profil épigénétique (méthylation de l’ADN, acétylation des histones) des cellules épuisées est distinct de celui des cellules effectrices ou mémoires et n’est pas modifié par le blocage de PD-1 par exemple
- les cellules épuisées ont donc un profil transcriptionnel et épigénétique stable, ce qui indique qu’elles constituent un nouveau stade de différenciation de cellules T
45
Q
Le degré d’épuisement influence la réponse au blocage de PD-1
A
- au stade d’épuisement final (TCF-1lo), le blocage de PD-1 a peu d’effet sur la fonction des cellules T
46
Q
L’épuisement est lié à une reprogrammation épigénétique
A
- l’augmentation de PD-1 à la surface des cellules épuisées est graduel, il est lié à des modifications épigénétiques
- il s’accompagne de la perte de TCF-1 (associé aux capacités d’autorenouvellement)
- au stade terminal de l’épuisement, les cellules ne répondent plus au blocage de PD-1 (« ICB non responsive »)
47
Q
TOX: un nouveau régulateur de la
différenciation des cellules T épuisées
A
- TOX (facteur de transcription) n’est pas requis pour la formation des lymphocytes T effecteurs et mémoires, mais il est essentiel pour l’épuisement: en l’absence de TOX, les cellules Tex (=épuisées) ne se forment pas
- cellule épuisée probablement important (rôle dans la fonction des cellules)
