Personnes transplantées de cellules souches hématopoïétiques

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Composés activant les lymphocytes T Vγ9Vδ2

Rôle majeur des Phosphoantigènes

Nature des Phosphoantigènes

Rapidement après leur découverte, il a été montré que les T Vγ9Vδ2 sont réactifs au cours d’infections par les mycobactéries et face à des cellules tumorales (Fisch et al., 1990). De façon surprenante, dans le cas des mycobactéries, cette activation n’est pas due à la reconnaissance de peptides antigéniques classiquement décrits pour les lymphocytes T car l’extrait microbien est résistant à la protéinase K et sensible à la dégradation par la phosphatase alcaline. Les premières analyses sur ces composés stimulants issus de Mycobacterium tuberculosis ont mené à l’identification de 4 fractions en chromatographie liquide, appelés TUBag 1-4 (Tuberculosis Antigènes 1-4) correspondant à des alkyles pyrophosphorylés et des dérivés nucléotidiques triphosphates de ces mêmes alkyles. En parallèle, une autre équipe a identifié d’autres antigènes phosphorylés naturels qui sont l’isopentenyl-pyrophosphate (IPP) et le dyméthylallyl pyrophosphate (DMAPP) (Tanaka et al., 1995; Tanaka et al., 1994). Il a ensuite été mis en évidence l’hydroxy-diméthylallyl pyrophosphate (HDMAPP) également appelé (E)-4-hydroxy-3-methyl-but-2-enyl pyrophosphate (HMBPP) par une autre équipe qui finalement correspond à celui initialement mis en évidence chez les mycobactéries : TUBag 1.
Ces différents composés sont produits par de multiples micro-organismes et plantes (Behr et al., 1996; Fischer et al., 1996). L’IPP et le DMAPP sont quant à eux, également produits par les cellules eucaryotes.
Dans des cellules eucaryotes, plusieurs équipes ont pu montrer qu’un dérivé nucléotidique (adénylé) de l’IPP existe de façon naturelle : l’ApppI. Celui-ci pourrait être produit à partir d’IPP et d’adénosine monophosphate par une aminoacyl tRNA synthase (Monkkonen et al., 2006; Monkkonen et al., 2007). Il a été démontré que ce dérivé ApppI confère aux cellules tumorales les caractéristiques de cellules naturellement activatrices des T Vγ9Vδ2 et que cette stimulation nécessite un processus d’hydrolyse en IPP pour être actif (Vantourout et al., 2009). Ces dérivés nucléotidiques ont la capacité de se lier à certaines protéines cellulaires et pourraient jouer un rôle particulier dans les mécanismes d’action de ces composés phosphorylés (Mookerjee-Basu et al., 2010).
L’ensemble de ces composés non-peptidiques, de faibles poids moléculaires sont appelés « phosphoantigènes » (P-Ags) (Behr et al., 1996; Belmant et al., 1999; Constant et al., 1994). Leur structure globale est dérivée de celle des isoprénoïdes, comportant une courte chaîne hydrocarbonée (le plus souvent à 5 carbones) et un groupement pyrophosphate (Figure 5).

Origine des Phosphoantigènes

Ces différents composés phosphorylés sont des métabolites de la voie de biosynthèse des isoprénoïdes et stérols, cette dernière étant une voie essentielle au métabolisme cellulaire des différents organismes.
La plupart des eubactéries, archées, plantes et certains parasites protozoaires produisent ces métabolites phosphorylés par la voie 1-désoxy-D-xylulose-5-phosphate (DOXP) / méthylérythritol phosphate (MEP), voie alternative de la synthèse du cholestérol. La voie du DOXP démarre par un pyruvate et du D-Glyceraldehyde-3-phosphate qui après plusieurs étapes aboutit à la synthèse de HDMAPP suivi de DMAPP et d’IPP (Figure 6) (Kollas et al., 2002).
Il existe une voie de biosynthèse des isoprénoïdes et des stérols chez les eucaryotes (plantes et animaux) et les archaebactéries, équivalente à la voie du DOXP : la voie du mévalonate (MVA). Cette voie représente la seule voie de biosynthèse de stérols et de dérivés prénylés qui sont importants dans de nombreuses fonctions cellulaires. Elle aboutit à la synthèse d’IPP et DMAPP (Figure 6). L’HDMAPP étant issu de la voie du DOXP exclusivement, il n’est pas produit par des cellules eucaryotes humaines.
La voie métabolique DOXP/MEP, présente uniquement chez certains microorganismes, conduit à la production du métabolite HDMAPP qui a des effets stimulants sur les T Vγ9Vδ2 nettement supérieurs à ceux obtenus avec les métabolites IPP/DMAPP. Ainsi, le HDMAPP est un P-Ag dit « fort » car il est 1000 fois plus efficace que l’IPP et le DMAPP qui sont des P-Ags dits « faible ».

Phosphoantigènes synthétiques

De nombreux agonistes des P-Ags naturels pour les lymphocytes T γδ ont été produits par synthèse chimique tels qu’un analogue de l’HDMAPP (cHDMAPP/ HMB-CPP /PicostimTM), le BrHPP (PhosphostimTM), et le 2-methyl-3-butenyl pyrophosphate (2M3BPP). Ces trois analogues synthétiques sont actuellement en cours d’essai clinique pour le développement d’immunothérapie ciblant les T Vγ9Vδ2 (Riganti et al., 2012) (Figure 7).

Les Aminobisphosphonates:

En plus des P-Ags, d’autres composés pharmacologiques sont décrits comme étant stimulateurs des T Vγ9Vδ2 : les aminobisphosphonates (ABP) et les alkylamines. Les alkylamines étant moins étudiés que les ABP, principalement en raison de leurs propriétés stimulatrices moins fortes, nous nous focaliserons principalement sur les ABP.
Les Bisphosphonates (famille contenant entre autre les ABP) ont été synthétisés pour la première fois au milieu du XIXème siècle et ont été utilisés principalement en tant qu’agents détartrants dans l’industrie. Ce n’est que durant ces cinquante dernières années que ceux-ci furent utilisés pour traiter des pathologies ainsi qu’étudiés pour leur propriétés stimulantes sur les T Vγ9Vδ2.

Utilisation thérapeutique des bisphosphonates

Les bisphosphonates (BP) sont actuellement utilisés depuis de nombreuses années pour traiter des maladies liées à une résorption osseuse telles que l’ostéoporose, la maladie de Paget (Osteitis deformans), et des maladies cancéreuses métastatiques associées à une ostéolyse importante. Ceux-ci limitent l’ostéolyse excessive en inhibant principalement l’activité des ostéoclastes.
Les BP ont une structure chimique similaire à celle des pyrophosphates inorganiques qui sont des régulateurs endogènes de la minéralisation osseuse (Rogers et al., 2000). Après la prise de ce traitement, la molécule se retrouve localisée sur les sites présentant une forte activité des ostéoclastes, tel que cela a été démontré par l’utilisation d’Alendronate-H3 qui, après injection en intraveineuse dans des rats, a été détecté principalement sur les sites de résorption osseuse (Sato et al., 1991). Ils sont constitués d’une structure de base Phosphate-Carbone-Phosphate (P-C-P) sur laquelle sont rattachées au niveau du carbone deux chaînes latérales (R1 et R2) (Figure 8). Leur structure tridimensionnelle, le squelette P-C-P et la nature de la chaîne latérale R1 (généralement un hydroxyle) permet à la molécule de pouvoir fixer et chélater le calcium, ce qui leur confère une forte affinité pour le minéral osseux. La chaîne latérale R2, quant à elle, est à l’origine de l’activité inhibitrice sur les ostéoclastes. Suivant la nature de cette chaîne R2, deux types de BP sont obtenus ayant des activités différentes : les aminobisphosphonates (ABP) et les non-aminobisphosphonates (NABP).
Les NABP, qui n’ont pas de groupement amine dans la chaîne latérale R2, entrent directement dans les ostéoclastes par endocytose. Ceux-ci sont capables de former des analogues non hydrolysables de l’ATP qui, une fois accumulés dans les ostéoclastes, entrainent leur apoptose (Frith et al., 1997). Ainsi de nombreuses études ont démontré que les NABP induisent la mort par apoptose des ostéoclastes de souris, rat ou lapin in vitro et in vivo (Hughes et al., 1995). Ce phénomène serait le mode d’action principal des BP pour limiter l’ostéolyse. De plus, les NABP sont capables d’inhiber les ATPases, pompes à protons présentes dans les vacuoles des ostéoclastes qui sont requises pour leur activité (David et al., 1996), ainsi que d’inhiber certaines protéines tyrosines phosphatases connues pour être impliquées dans l’activité ostéolytique (Schmidt et al., 1996). Les BP classiquement utilisés sont le clodronate, le tiludronate et l’étidronate.
Les ABP ont un groupement amine dans leur chaîne latérale R2 (Figure 8). Contrairement aux NABP, ceux-ci n’induisent pas de métabolites toxiques pour les ostéoclastes par leur chaîne R2 mais la présence de ce groupement amine augmente malgré tout leur activité qui est ainsi de 1000 à 10000 fois supérieure à celle des BP tel que l’étidronate in vivo. La présence de ce groupement amine leur confère un mode d’action différent de celui observé avec les BP. En effet, ces molécules sont capables d’interférer avec la voie du MVA, voie présente dans toutes les cellules eucaryotes, qui aboutit à la production de cholestérol, stérols et d’isoprénoïdes. Les ABP bloquent une enzyme clé de cette voie : la Farnésyl Pyrophosphate Synthase (FPPS) (Figure 9). Ceci a pour conséquence une inhibition de la prénylation (farnesylation et geranylgeranylprénylation) des GTPases (Rho, Rac, Ras). Ces GTPases jouent un rôle important dans la régulation des fonctions des ostéoclastes en contrôlant le réarrangement du cytosquelette, le trafic vésiculaire et l’apoptose (Rogers et al., 2000).
Figure 9 : Voie du mévalonate : La voie du mévalonate aboutit à la synthèse de cholestérol, stéroïdes, dolichol et des protéines farnésylées et géranylgéranylées. Les ABP bloquent l’enzyme farnésyl pyrophosphate synthase ce qui entraine l’accumulation de l’IPP. Les statines bloquent l’enzyme HMG-CoA reductase, ce qui inhibe la production d’IPP.

Utilisation des ABP dans certaines pathologies cancéreuses

Les métastases osseuses sont une cause majeure de décès chez les patients atteints de cancer, en particulier du sein et de la prostate. Des données cliniques et expérimentales démontrent que le traitement par des ABP permet une diminution de la progression des métastases osseuses et que celle-ci serait indépendante d’un effet des ABP sur l’inhibition de la résorption osseuse (Clezardin, 2011). Autrement dit, les ABP n’agissent pas uniquement sur les ostéoclastes mais également directement sur des cellules tumorales (Caraglia et al., 2006).
Plusieurs mécanismes sont impliqués dans la dissémination des cellules métastatiques dans le tissu osseux. Il a été démontré un rôle du traitement par les ABP sur certains de ces mécanismes par son action sur la voie du MVA. En effet, les ABP peuvent induire une inhibition de l’adhésion et de la migration des cellules cancéreuses sur la matrice osseuse (Boissier et al., 1997). De plus, il a été observé un effet anti-prolifératif de ceux-ci, avec une perturbation importante du cycle cellulaire dans les cellules cancéreuses traitées menant jusqu’à la mort cellulaire par apoptose avec des doses importantes d’ABP (zolédronate 40-100µM) (Kuroda et al., 2004). Des effets variables sont cependant observés en fonction du type cellulaire des cellules cancéreuses (Caraglia et al., 2006). A des doses plus faibles, les ABP ont aussi un effet anti-invasif sur les cellules de carcinomes de sein ou de la prostate (Boissier et al., 2000). Enfin, ceux-ci ont été décrits comme pouvant diminuer l’angiogenèse qui est un mécanisme majeur de la croissance tumorale et la dissémination métastatique (Fournier et al., 2002; Stresing et al., 2011).
L’ensemble de ces données confirme un effet anti-tumoral des ABP, qui varie selon le type cellulaire. A l’heure actuelle, les mécanismes moléculaires mis en jeu restent encore à déterminer.

Traitement ABP: mode d’activation des T Vγ9Vδ2

En 1999, il a été observé, chez des patients traités par un ABP, le pamidronate, une réaction inflammatoire aigue accompagnée d’une amplification importante des T γδ (Kunzmann et al., 1999). Ce composé pharmacologique a été ensuite décrit comme pouvant activer les T Vγ9Vδ2 in vitro (Kunzmann et al., 2000).
Le mécanisme d’action des ABP sur les T Vγ9Vδ2 a pu être compris lorsqu’il a été mis en évidence que ce composé était capable d’inhiber la voie MVA. En bloquant l’enzyme FPPS, qui transforme l’IPP en Geranyl-Pyrophosphate et Farnesyl-pyrophosphate, les ABP induisent une accumulation du métabolite en amont qui est l’IPP, responsable de l’activation des T Vγ9Vδ2 (Figure 9) (Gober et al., 2003). De plus, l’effet stimulant induit par le blocage de la voie du MVA a été confirmé par l’utilisation de statines qui sont capables d’inhiber une enzyme dans la voie du MVA, l’HMG-CoA reductase qui transforme l’HMG-CoA en mévalonate. Son blocage entraine une diminution de la formation d’IPP en aval, ce qui abolit l’effet stimulant des ABP sur les T Vγ9Vδ2 (Figure 9).
Par conséquent, les ABP ne sont pas à proprement parler des P-Ags, mais ils induisent la production de ceux-ci.

Les Alkylamines

Les alkylamines sont des composés naturels, identifiés à partir de la bactérie Proteus morganii. Ils sont sécrétés par certaines bactéries commensales ou pathogènes et sont également présents dans des produits végétaux comestibles comme le thé, le vin, les pommes et les champignons. Ces composés naturels sont capables d’activer les T Vγ9Vδ2 et semblent agir comme les ABP par une inhibition de la FFPS dans la voie du MVA. En effet, un traitement par des statines abolit l’effet stimulant des alkylamines sur les T Vγ9Vδ2 (Thompson et al., 2006) .
Par conséquent, tout comme les ABP, les alkylamines ne sont pas à proprement parler des P-Ags, mais ils induisent la production de ceux-ci. Cependant, cet effet requiert de fortes concentrations comparé à ce qui est obtenu avec les ABP, ce qui en fait de moins bons stimulateurs des T Vγ9Vδ2.

Mécanismes d’action des Phosphoantigènes

Alors que les mécanismes de reconnaissance de peptides antigéniques par les T αβ conventionnels sont connus depuis de nombreuses années, ceux concernant les T Vγ9Vδ2 restent mal définis.
Les T Vγ9Vδ2 peuvent être activés en présence de cellules cibles et de lysat microbien contenant les P-Ags décrits précédemment (Lang et al., 1995). Cette activation est dépendante d’une stimulation de leur TCR Vγ9Vδ2 car la transfection du TCRγ9δ2 dans des cellules Jurkat déficientes pour l’expression du TCR αβ, rend ces cellules réactives aux P-Ags (Bukowski et al., 1995). Cette reconnaissance ne nécessite pas de cellules présentatrices spécialisées mais nécessite un contact du T Vγ9Vδ2 avec une autre cellule qui doit être une cellule humaine (pouvant être une autre cellule T Vγ9Vδ2) (Morita et al., 1995). Par ailleurs, bien que la structure tridimensionnelle du TCR suggère que celui-ci possède un site de liaison antigénique compatible avec la structure générale des P-Ags, aucune étude n’a réussi à mettre en évidence cette interaction entre les P-Ags et le TCR des T Vγ9Vδ2 (Allison et al., 2001).
En ce qui concerne l’utilisation des ABP et les alkylamines, c’est l’accumulation intracellulaire de P-Ags des cellules traitées qui les rend stimulantes. Comme pour la stimulation par les P-Ags, l’activation des T Vγ9Vδ2 par ces composés dépend d’une activation de leur TCR Vγ9Vδ2 (Bukowski et al., 1999; Das et al., 2001b). La stimulation des T Vγ9Vδ2 obtenue par les ABP est différente de celle observée par traitement direct avec les P-Ags : l’activation des T Vγ9Vδ2 est plus lente à se mettre en place. Ceci serait certainement dû au temps nécessaire pour que le blocage de la FPPS soit suffisant pour induire une concentration de P-Ags détectable par les lymphocytes. De plus, la stimulation par ceux-ci nécessite des cellules présentatrices d’antigènes (pas nécessairement professionnelles) (Miyagawa et al., 2001). Nous verrons dans la partie D le rôle du traitement ABP sur l’activité anti-tumorale et anti-infectieuse des T Vγ9Vδ2. Dans tous les cas, c’est la production de P-Ags qui est déterminante pour l’activation du TCR Vγ9Vδ2.
De nombreuses molécules de présentation connues ont été testées pour déterminer si elles pouvaient être impliquées dans la présentation des P-Ags. Aucune des molécules de CMH-I, CMH-II et CD1 n’est nécessaire à l’activation des T Vγ9Vδ2. Il a donc été émis comme hypothèse que les P-Ags avaient un effet indirect sur l’activation des T Vγ9Vδ2 : Les P-Ags ne seraient pas présentés directement au TCR des T Vγ9Vδ2 mais ils seraient capables de modifier des protéines membranaires favorisant leur reconnaissance par les T Vγ9Vδ2. Suivant cette hypothèse, les protéines de choc thermique (HSP) ont été proposées comme étant impliquées dans cette activation suite à l’observation d’une reconnaissance de cellules tumorales par les T Vγ9Vδ2 (humains et murins) corrélé avec une augmentation de l’expression de HSP (en particulier Hsp60) (O’Brien et al., 1991). Cependant, une interaction directe des HSP avec les T Vγ9Vδ2 n’a jamais été mise en évidence.
Il y a quelques années, un complexe membranaire, l’ecto-F1-ATPase, a été proposé pour la présentation des P-Ags.

L’ecto-F1-ATPase

L’ecto-F1-ATPase est un complexe analogue à l’ATP synthase mitochondriale, exprimé de façon ectopique à la membrane cellulaire de différentes lignées cellulaires tumorales (Scotet et al., 2005). Celui-ci semble avoir un rôle dans l’activation des T Vγ9Vδ2. En effet, une interaction entre l’ecto-F1-ATPase purifié et des TCR recombinants purifiés de T Vγ9Vδ2 a été observée. Il semblerait que cette interaction soit favorisée en présence d’une forme délipidée de l’apolipoprotéine A1 (Apo A1) qui pourrait stabiliser le contact entre les deux molécules (Scotet et al., 2005). Cette interaction entre l’ecto-F1-ATPase/ApoA1 et le TCR induit une activation des T Vγ9Vδ2 qui se traduit par une sécrétion de TNF. Cette étude combinée à l’étude décrite précédemment (partie II. A. 1. a) sur le rôle de l’ApppI (Vantourout et al., 2009) ont amené à proposer un modèle pour la reconnaissance des P-Ags qui fait intervenir la liaison du TCR avec un complexe formé à la membrane par la liaison d’un P-Ag nucléotidique (ApppI) avec l’ecto-F1-ATPase (Mookerjee-Basu et al., 2010) (Figure 10). Figure 10 : Modèle hypothétique d’activation des T Vγ9Vδ2 : (A) Les P-Ags sont détectés par les T Vγ9Vδ2 sous forme de dérivés nucléotidiques (telle que l’ApppI) présenté par l’ecto-F1-ATPase. Après reconnaissance de l’Antigène (étape 1) et l’aggrégation du TCR (étape 2), il pourrait y avoir un recrutement ou l’activation d’une éventuelle nucléotide pyrophosphatase (NPP) à la surface de la cellule APC (cellule cible), ce qui entraine l’hydrolyse du P-Ag (étape 3). Cette hydrolyse est requise pour une activation complète des fonctions effectrices des T Vγ9Vδ2 (étape 4). (B) En solution les P-Ags ne sont pas reconnus car il n’y a pas d’interaction avec l’ecto-F1-ATPase présente sur les cellules voisines (étape 1). Cependant si le P-Ag est présent en grande quantité, celui-ci pourrait rentrer en contact avec le TCR, et l’ecto-F1-ATPase présents sur les cellules. D’autres corécepteurs seraient mis en jeu ce qui assurerait l’activation des T Vγ9Vδ2 (étape 4) (Mookerjee-Basu et al., 2010).
Cependant, ces dernières années ont été marquées par la découverte de l’implication d’une nouvelle molécule dans l’activation des T Vγ9Vδ2 : la Butyrophiline 3A.

La Butyrophiline

La molécule BTN3 appartient la superfamille des Butyrophilines qui sont notamment décrites pour leurs différents rôles dans la régulation des réponses immunitaires (Arnett and Viney, 2014). Chez l’Homme, il existe 3 isoformes de la BTN3 : BTNA3A1, BTN3A2 et BTN3A3. La BTN3 (CD227) est une protéine membranaire qui a une homologie structurale avec la superfamille des protéines de co-stimulation B7. Elle a un domaine extracellulaire (DEC) possédant une partie N-terminale ayant une structure semblable au domaine V des Immunoglobulines et une partie proximale ayant des similitudes avec le domaine C des immunoglobulines. Ce domaine DEC est conservé entre les 3 isoformes ce qui rend l’identification de l’isoforme impossible par cette partie de la BTN. Le domaine intracellulaire (DIC) de BTN3A1 et de la BTN3A3 possède un domaine B30.2, connu pour pouvoir interagir avec des protéines intracellulaires dans d’autres complexes (Figure 11).
Figure 11 : Structure de la BTN3 : (A) La BTN3 est une protéine membranaire qui existe sous 3 isoformes : A1, A2, A3. Chaque isoforme possède une partie extracellulaire (DEC) avec un domaine variable (V) et un domaine constant (C), et une partie intracellulaire (DIC). Les BTN3 A1 et A3 possèdent une région B30.2. (B) Structure tridimensionnelle de la partie DEC de la BTN3A1 à gauche (en bleu) et superposée à celle de la BTN3 A2 et A3 à droite (en jaune et rose respectivement). Les structures sont fortement homologues avec seulement quelques variations sur les régions charnières entre les domaines V et C. Modifiée de (Gu et al., 2014).
Il a été montré un rôle d’une protéine apparentée à la BTN dans l’activation d’une population de T γδ chez la souris : Skint1. En effet, Skint1 est associé à la sélection et l’activation des T Vγ5Vδ1 dans la peau des souris (Boyden et al., 2008).
La première démonstration de l’implication de la BTN3 dans l’activation des T Vγ9Vδ2 a été faite par l’équipe d’Emmanuel Scotet et de Marc Bonneville. Ils ont observé une activation de ces cellules (sécrétion de cytokines et cytotoxicité) et une augmentation de l’expression de CD69 en présence d’Ig monoclonales agonistes de la BTN3A1 (mAb 20.1) (Harly et al., 2012).
Le traitement de cellules tumorales avec ces agonistes les rendent stimulantes (comme un traitement par des P-Ags ou des ABP) et implique une stimulation du TCR des T Vγ9Vδ2. De plus, l’activation induite par des P-Ags ou des ABP est inhibée en présence d’Ig antagonistes de la BTN3A1 (mAb 103.2).
Plus précisément, seule l’isoforme BTN3A1, et non BTN3A2 et A3 est mise en jeu dans l’activation du TCR de ces cellules (Wang et al., 2013). L’importance de cette molécule a été confirmée par la mise en évidence que les Ig agonistes de la BTN3A1 induisent une stimulation de leur TCR aussi importante que celle observée en présence de P-Ags (Decaup et al., 2014). De plus, cette stimulation par mAb 20.1 (Ig agonistes) est résistante aux statines et n’est pas accompagnée d’une accumulation d’IPP comme lors d’un traitement par des ABP, ce qui permet d’affirmer que la BTN3A1 ne joue pas un rôle dans la voie du MVA (Wang et al., 2013).
Suite à ces récentes découvertes du rôle crucial de la BTN3A1 dans l’activation des T Vγ9Vδ2, deux hypothèses ont été émises quant au mode d’action des P-Ags (Karunakaran and Herrmann, 2014). En effet, deux études montrent un rôle de la BTN3A1, une par l’utilisation d’Ig monoclonales, l’autre génétique. Néanmoins elles proposent des rôles différents de cette protéine.

Modèle allostérique

La première hypothèse est que les P-Ags intracellulaires lient le domaine DIC de la BTN3A1, ce qui induit un changement dans la partie DEC soit directement soit par l’intermédiaire d’autres molécules inconnues. Ces évènements sont accompagnés d’une réduction de la mobilité des BTN3A1 qui vont s’associer entre elles ou avec d’autres molécules non identifiées afin de pouvoir se lier au TCR Vγ9Vδ2 (Figure 12).
A la vue des premiers résultats obtenus en 2012 (Harly et al., 2012), le blocage seul de la BTN par des Ig antagonistes, suffit à inhiber l’activation des T Vγ9Vδ2. Par conséquent la BTN3A1 suite à un changement de conformation pourrait être le ligand du TCR. De plus, l’augmentation intracellulaire de P-Ags induit par un traitement ABP, est corrélée à une diminution de la mobilité des molécules de BTN3A1 à la membrane. Ainsi, une étude a été menée sur la caractérisation structurelle et fonctionnelle de la partir DEC de BTN3A1 et le rôle des Ig agonistes et antagonistes de celle-ci (Palakodeti et al., 2012). La partie DEC apparait sous forme de dimères symétriques ou asymétriques. Les Ig agonistes (mAb 20.1) mais pas les Ig antagonistes (mAb 103.2), induiraient un changement de conformation en faveur de la formation de dimères symétriques. En ce qui concerne le domaine DIC de la BTN3A1, d’après l’étude de Harly et ses collaborateurs, la région B30.2 serait nécessaire à l’activation des T Vγ9Vδ2. Ces résultats ont été approfondis par une autre équipe qui a mis en évidence récemment, par cristallographie, que cette région B30.2 interagit avec les P-Ags IPP et HDMAPP (Sandstrom et al., 2014). Ceci expliquerait aussi la raison pour laquelle l’isoforme BTN3A3, possédant une région B30.2 différente, n’est pas impliquée dans l’activation des T Vγ9Vδ2. Il est à noter que, d’après leur étude, la BTN3A1 est nécessaire mais non suffisante pour l’activation des T Vγ9Vδ2 : la présence de P-Ags est toujours nécessaire pour l’activation de ces cellules.
Une récente étude a mis en évidence le rôle d’une autre protéine dans ce phénomène : la périplakine. Cette protéine est décrite comme étant liée au cytosquelette cellulaire. Il a été démontré que celle-ci interagit avec la BTN3A1 en intracellulaire à proximité de la région B30.2 et serait nécessaire pour l’activation des T Vγ9Vδ2 (Rhodes et al., 2015). De plus, des molécules codées par le chromosome 6 (autre que la BTN3A1) semblent requises pour l’activation des T Vγ9Vδ2 par les P-Ags (Riano et al., 2014).

Modèle de présentation antigénique

L’équipe de Gennaro De Libero a émis une autre hypothèse qui est que la BTN3A1 pourrait agir comme une molécule présentatrice de P-Ags (Figure 12) (Vavassori et al., 2013). Ils ont utilisé un modèle différent de celui utilisé par Harly et ces collaborateurs : Génération de transfectants qui expriment le domaine V de la partie DEC de la BTN3A1. En présence de P-Ags ces transfectants sont capables de stimuler les T Vγ9Vδ2. De plus, ils montrent par cristallographie que ce domaine possède une poche dans laquelle le P-Ag peut se lier et être ainsi présenté au TCR des T Vγ9Vδ2. Cependant, Cette dernière hypothèse semble contradictoire avec celle d’Erin Adams (modèle allostérique) proposé plus récemment car, dans ce cas-là, comment expliquer le rôle essentiel du domaine B30.2 dans la partie intracellulaire ? Il a donc été proposé un troisième modèle hypothétique qui pourrait concilier les deux modèles.

3ème modèle

Dans ce modèle, le P-Ag pourrait interagir avec le domaine B30.2 de la partie DIC puis serait exporté hors de la cellule par une molécule de transport non identifiée à ce jour (Figure 12). Le P-Ags exporté pourrait alors interagir avec le domaine V de la partie DEC et serait présenté au TCR des T Vγ9Vδ2 (Harly et al., 2014).
Vγ9Vδ2 : (A) Modèle allostérique : Les P-Ags endogènes se fixent à la partie DIC de le BTN3A1, ce qui entraine un changement de conformation de celle-ci qui s’associe à d’autres molécules identiques ou différentes (X) telle que la molécule periplakine. L’ensemble est ensuite reconnu par le TCR des T Vγ9Vδ2. (B) Modèle de présentation antigénique : Les P-Ags sont reconnus par la partie DEC de la BTN3A1 et peuvent ainsi être présentés au TCR des T Vγ9Vδ2. (C) 3ème modèle : Les P-Ags endogènes se fixent à la partie DIC de le BTN3A1 (domaine B30.2), puis sont transportés à l’extérieur de la cellule par une molécule de transport actuellement inconnue (violet). Les P-Ags sont alors reconnus par la partie DEC de la BTN3A1 et ainsi présentés au TCR des T Vγ9Vδ2. Modifiée d’après (Karunakaran and Herrmann, 2014).
Par conséquent, la BTN3A1 a un rôle clé dans l’activation des T Vγ9Vδ2 mais on ne sait pas actuellement si elle est reconnue directement ou non par le TCRγδ de ces cellules.

Régulation de l’activation des T Vγ9Vδ2

Etant donné que les T Vγ9Vδ2 sont activés par des antigènes du soi et du non soi via leur TCR (IPP / ApppI), un co-stimulus est nécessaire afin de discriminer des cellules saines des cellules infectées ou tumorales. Contrairement aux T αβ conventionnels, les T Vγ9Vδ2 n’expriment généralement pas le corécepteur CD28 à l’origine la prolifération et de l’activation des cellules T CD4+ et T CD8+. Cependant, ceux-ci expriment d’autres récepteurs, tels que des NKR, TLR, des molécules d’adhésion et des Fc récepteurs permettant une activation spécifique contre des cellules tumorales ou infectées et limitant ainsi les risques d’auto-immunité (Figure 13).

NKR

Comme l’ensemble des T γδ, l’activation des T Vγ9Vδ2 est régulée par la stimulation de NKR activateurs ou inhibiteurs exprimés à la membrane cellulaire.

NKR inhibiteurs

La majorité des T Vγ9Vδ2 expriment des NKR inhibiteurs appartenant à la famille des lectines de type C (tel que l’hétérodimère CD94/NKG2A) ou à la superfamille des Ig (immunoglobuline like transcript 2/ ILT2/LIR-1). Ces récepteurs induisent un signal inhibiteur suite à une reconnaissance des molécules de CMH-I classiques (HLA-A, B, C chez l’Homme) ou non classiques (HLA-E) selon le récepteur.
Le récepteur inhibiteur CD94/NKG2A, exprimé à la surface des nombreux clones T Vγ9Vδ2, a pour ligand la molécule de CMH non classique HLA-E. Etant donné que cette molécule présente principalement des peptides dérivés de la séquence leader des autres molécules de CMH classiques, sa reconnaissance permet aux lymphocytes de vérifier que l’expression de ces molécules classiques est normale. La stimulation du CD94/NKG2A induit une inhibition de la prolifération et des fonctions effectrices (production de cytokines et activité cytotoxique) des T Vγ9Vδ2. Cependant, ce récepteur est impliqué dans la reconnaissance de cellules infectées ou tumorales par les T Vγ9Vδ2 (Poccia et al., 1997). En effet, des cellules tumorales telles que les cellules Daudi (Lymphome de Burkitt) et K562 (érythroleucémie) sont décrites comme n’exprimant pas ou peu des molécules HLA-E (Marin et al., 2003). En présence de ces cellules, les T Vγ9Vδ2 ont une activité cytotoxique augmentée du fait d’une levée de l’inhibition par ces récepteurs inhibiteurs (Fisch et al., 1997; Halary et al., 1997).
Les T Vγ9Vδ2 expriment aussi le récepteur inhibiteur ILT2 (LIR-1) ayant pour ligand les molécules de CMH-I classiques HLA-A et B et non classiques HLA-G. Ainsi il a été décrit que la reconnaissance de HLA-G sur des cellules tumorales de mélanome induit une inhibition de la prolifération et de la sécrétion de cytokines par les T Vγ9Vδ2 en présence de P-Ags ce qui interfère avec l’activité anti-tumorale de celles-ci (Lesport et al., 2011).

NKR activateurs

La majorité des T Vγ9Vδ2 expriment un NKR activateur appartenant à la famille des lectines de type C : le NKG2D. C’est un récepteur de co-stimulation majeur qui a pour ligand les molécules de CMH-I non classiques MICA/MICB et ULBP1-4. Ces molécules sont exprimées lors d’un stress cellulaire et sont présentes sur différents types de cellules tumorales ou infectées comme les cellules infectées par le HCMV (Raulet et al., 2013). Par exemple, une interaction entre NKG2D et la molécule MICA dont l’expression est augmentée sur les cellules dendritiques (CD) lors d’une infection par Mycobacterium tuberculosis est à l’origine d’une augmentation de la réponse T Vγ9Vδ2 en présence de P-Ags (Das et al., 2001a). Le NKG2D est aussi impliqué dans l’activité anti-tumorale des T Vγ9Vδ2. Ainsi, la stimulation de ce corécepteur par différents types de cellules tumorales (cancer du côlon, colorectal, carcinome, mélanome, lymphome, cellules leucémiques) augmente l’activité cytotoxique des T Vγ9Vδ2 (Corvaisier et al., 2005; Groh et al., 1999; Todaro et al., 2009). Dans le cas de lymphomes et de leucémies, ce serait le ligand ULBP1 qui serait reconnu par le NKG2D afin d’augmenter l’activité cytotoxique des T Vγ9Vδ2 (Lanca et al., 2010). Cependant, le rôle exact du corécepteur NKG2D est controversé. Des études démontrent que la stimulation de celui-ci peut induire à lui seul le déclenchement des fonctions effectrices des T Vγ9Vδ2 (Rincon-Orozco et al., 2005) tandis que d’autres équipes n’observent un effet stimulateur de ce récepteur qu’en présence d’une activation du TCR (Nedellec et al., 2010).
Bien que le NKG2D soit décrit comme étant le corécepteur majeur des T Vγ9Vδ2, d’autres NKR activateurs sont exprimés par ces dernières. L’activité régulatrice du récepteur CD94/NKG2C sur les T Vγ9Vδ2 a été décrite récemment. Comme pour le CD94/NKG2A, le CD94/NKG2C a pour ligand la molécule HLA-E. Même si ce corécepteur est peu exprimé par les T Vγ9Vδ2 circulants chez des donneurs sains, une stimulation de celui-ci mène à une prolifération, une production des cytokines IFN-γ et de TNF ainsi qu’une réponse cytotoxique (Angelini et al., 2011).
Un autre NKR est exprimé par les T Vγ9Vδ2 : DNAX accessory molecule-1 (DNAM-1/CD226). DNAM-1, via la reconnaissance de son ligand CD155 (Nectin-like 5), est impliqué dans la cytotoxicité des T Vγ9Vδ2 contre des cellules de carcinomes hépatocellulaires (Toutirais et al., 2009).
Certains T Vγ9Vδ2 expriment un récepteur appartenant à la famille des NCR, décrit dans l’activation des cellules NK, le NKp44. Ce récepteur a différents types de ligands qui sont PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen), MLL5 (Mixed-Lineage Leukemia-5) et des hémagglutinines présents à la surface de certains virus tels que le virus Influenza ou le Poxvirus. Il a été décrit que ce récepteur NKp44 serait impliqué dans l’activité cytotoxique des T Vγ9Vδ2 contre des cellules de myélome multiple (von Lilienfeld-Toal et al., 2006).

TLR

Les TLR, appartenant à la famille des PRR, sont exprimés par de nombreux types cellulaires dont les T Vγ9Vδ2 fraîchement isolés de sang périphérique de donneurs sains. Leur stimulation sur les T Vγ9Vδ2 de façon générale entraine un signal activateur qui, en parallèle d’une stimulation du TCR, va entrainer le déclenchement de fonction effectrices diverses par ces cellules. Certains clones de T Vγ9Vδ2 expriment les TLR-2, 3 et 5 (Beetz et al., 2008).
La stimulation du TLR-3 par un ligand synthétique Poly (I : C), en présence d’une activation du TCR, induit une augmentation de la sécrétion de cytokines telles que l’IFN-γ et le TNF et des chimiokines par les T Vγ9Vδ2 (Beetz et al., 2008; Wesch et al., 2006). Il a aussi été démontré que la stimulation du TLR-2 et du TLR-5 (par leurs ligands respectifs le lipopeptide Pam3Cys et la flagelline) en parallèle d’une stimulation du TCR induit quant à elle une augmentation de la production de d’IFN-γ et d’IL-8 par ces cellules (Pietschmann et al., 2009).

Fc Récepteurs (FcR):

Certains T Vγ9Vδ2 expriment des récepteurs aux Fc des Ig (FcγRIIIA /CD16), exprimés également par les cellules NK et impliqués dans leur activité cytotoxique par ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity). Ainsi il a été démontré qu’après une activation du TCR par des P-Ags, la stimulation de ce récepteur entraine une augmentation de la production de TNF (Lafont et al., 2001). De plus, il a été démontré que la stimulation du FcR sur les T Vγ9Vδ2 augmente leur activité cytotoxique en présence de cellules de neuroblastomes in vitro et des cellules de lymphomes (Daudi, Raji) (Fisher et al., 2014; Tokuyama et al., 2008). Ces propriétés ont été particulièrement utilisées dans le cas d’immunothérapie ayant pour cibles des cellules tumorales. Nous verrons plus en détail ces propriétés par la suite (partie II. D. 1.).

Molécules d’adhérence

L’efficacité d’activation des fonctions effectrices des T γδ, comme celle de la plupart des lymphocytes, nécessite des récepteurs de surface autres que le TCR, en particulier des molécules d’adhésion. Ainsi les T Vγ9Vδ2 expriment des molécules d’adhésion telles que LFA-1, CD2 et CD6.
LFA-1 appartient à la famille des intégrines et est exprimé pas des lymphocytes B, T ainsi que des cellules de l’immunité innée. Ce récepteur a pour ligand la molécule ICAM-1 qui est surexprimée par des lignées tumorales. Ainsi, en présence d’un traitement ABP, la reconnaissance d’ICAM-1 exprimé par ces cellules tumorales favorise l’activation des T Vγ9Vδ2 (Benzaid et al., 2012; Kato et al., 2003).
Les T Vγ9Vδ2 expriment aussi la molécule CD2, appartenant à la superfamille des Ig, et qui a pour ligand LFA-3. L’interaction entre CD2 et LFA-3 augmente l’activité cytotoxique et la sécrétion de TNF par des clones de T Vγ9Vδ2 lorsqu’ils sont en co-culture avec des cellules cibles traitées par des P-Ags (Wang and Malkovsky, 2000).
Le CD6, un membre de la famille des récepteurs « Scavenger », décrit à la surface des lymphocytes T et B, est impliqué dans l’activation des T Vγ9Vδ2 par des cellules tumorales traitées par des P-Ags, via son interaction avec la molécule CD166 (Kato et al., 2006). Ce récepteur jouerait davantage un rôle de corécepteur en augmentant le signal TCR de ces lymphocytes.
Les récepteurs appartenant à la famille des NKR activateurs, NCR, TLR, FcR, molécules d’adhérence, et le TCR induisent des signaux activateurs (+) aux T Vγ9Vδ2. Les récepteurs appartenant à la famille des NKR inhibiteurs induisent des signaux inhibiteurs (-) aux T Vγ9Vδ2.

Fonctions effectrices des TVγ9Vδ2

Il est connu depuis de nombreuses années que les T Vγ9Vδ2 ont une activité antibactérienne contre mycobacterium tuberculosis, grâce à la mise en évidence des premiers P-Ags stimulants issus de ces bactéries, TUBag 1-4 (TUBag 1 étant le HDMAPP). Depuis, il a été montré que ces cellules sont capables de reconnaitre le HDMAPP produit par un grand nombre de bactéries et parasites: Escherichia Coli, Brucella, Listeria, Mycobacterium, Campylobacter, Francisella, Pseudomonas, Salmonella, Yersinia, aussi bien que Plasmodium et Toxoplama (Eberl et al., 2003).
Les T Vγ9Vδ2 ont particulièrement été étudiés pour leurs propriétés anti-tumorales, et plus récemment, pour leurs propriétés antivirales. Dans ce cas, les T Vγ9Vδ2 reconnaissent des P-Ags endogènes produits par la voie du MVA des cellules cibles. De nombreuses études montrent qu’après une stimulation par des P-Ags, les T Vγ9Vδ2 périphériques engagent une réponse de type Th1 caractérisée par une production de cytokines IFN-γ et de TNF ainsi qu’une activité cytotoxique (Dunne et al., 2010).

Immunité anti-tumorale

Les cellules immunitaires présentes dans le microenvironnement tumoral peuvent influencer la progression et le devenir des tumeurs. En effet, différentes sous-populations de cellules immunitaires présentes dans ce microenvironnement participent au contrôle et à l’élimination des cellules cancéreuses. Les T γδ contribuent à cette immunité et cela a été démontré face à différents types de cancers tels que les lymphomes, les myélomes, les mélanomes, les cancers du sein, du colon, du poumon, des ovaires, du rein et de la prostate (Lafont et al., 2014). Ces cellules peuvent agir directement par cytotoxicité et par la production de cytokines agissant contre les cellules tumorales, ou indirectement en stimulant et/ou régulant les fonctions effectrices d’autres cellules telles que les cellules dendritiques ou les T CD8+ qui sont requises pour l’initiation et le maintien d’une réponse immunitaire efficace.
Les T Vγ9Vδ2 sont capables de reconnaitre spécifiquement les cellules tumorales par différents mécanismes qui vont en particulier dépendre du type de tumeurs :
– Dans les cellules saines, la concentration d’IPP produit par la voie MVA est trop faible pour être détectée par les T Vγ9Vδ2. Cependant, il est observé une dérégulation de cette voie dans certains types de cellules tumorales menant à une surproduction d’IPP qui peut être ainsi reconnue par les T Vγ9Vδ2 (Gober et al., 2003; Uchida et al., 2007). De façon similaire, le traitement de cellules tumorales par des ABP entraine une accumulation d’IPP plus importante que dans des cellules saines ce qui les rend stimulantes pour les T Vγ9Vδ2 (Dhar and Chiplunkar, 2010; Mattarollo et al., 2007).
– Les cellules tumorales sont capables de moduler l’expression de certains ligands des récepteurs NKR décrits sur les T Vγ9Vδ2. En effet, certaines cellules tumorales ont une surexpression des molécules MIC et ULBP ce qui entraine une activation de la sécrétion d’IFN-γ, et de TNF ainsi qu’une activité cytotoxique par la stimulation du récepteur NKG2D (Das et al., 2001a; Rincon-Orozco et al., 2005). Par exemple, les molécules ULBP sont augmentées sur des cellules de leucémies, ou de lymphomes et également sur des cellules issues de tumeurs solides telles que les carcinomes du colon ou des ovaires (Deniger et al., 2014; Lanca et al., 2010). L’expression d’autres ligands de NKR est modulée dans les cellules tumorales : l’expression du ligand de DNAM-1 (CD155) est augmentée dans certaines tumeurs, ce qui induit une activation des T Vγ9Vδ2 en coopération avec un stimulus du TCR et du NKG2D (Toutirais et al., 2009). A l’inverse, des ligands de NKR inhibiteurs peuvent être moins exprimés par les cellules tumorales comme des molécules de CMH classiques et non classiques.
– D’autres récepteurs sont impliqués dans la reconnaissance des cellules tumorales tels le récepteur CD16 (FcγRIIIA). En effet, les T Vγ9Vδ2 peuvent être activés par les Ig monoclonales thérapeutiques utilisées pour le traitement de certains cancers à travers une activité ADCC médiée par leur CD16 (Gertner-Dardenne et al., 2009). Ces données ont été renforcées par une étude chez l’Homme dans laquelle il a été montré que les T Vγ9Vδ2 augmentent l’efficacité du traitement à base d’Ig (Trastuzumab) dirigées contre la protéine HER2 (récepteur 2 du facteur de croissance épidermique humain) chez des patients atteints de cancer du sein (Capietto et al., 2011). De plus, la combinaison d’une amplification ex vivo des T Vγ9Vδ2 CD16+ et le traitement par des Ig monoclonales (Rituximab et Trastuzumab dirigées contre HER2 et CD20) induit une augmentation de l’activité cytotoxique des T Vγ9Vδ2 par ADCC, ce qui permet de cibler les cellules tumorales résistantes au traitement Ig seul (Tokuyama et al., 2008).
Par conséquent, les T Vγ9Vδ2 sont capables de répondre face à des cellules tumorales par la production de cytokines de types pro-inflammatoires et/ou par une activité cytotoxique. Cette réponse est variable et implique différents récepteurs selon le type de tumeur.
Suite à ces travaux sur le potentiel anti-tumoral des T Vγ9Vδ2 in vitro, des études in vivo ont été entreprises. Les T Vγ9Vδ2 étant absents chez la souris, les études précliniques ont été limitées à des études utilisant des souris immunodéficientes (SCID) xénogreffées par des tumeurs humaines et dans lesquelles ont été injectées des T Vγ9Vδ2 humains amplifiés avec un P-Ags ou des ABP et de l’IL-2. Ainsi il a été observé une caractéristique importante de ces lymphocytes principalement localisés dans le sang périphérique : leur capacité d’infiltration des tumeurs. Après injection de T Vγ9Vδ2 dans des souris xénogreffées avec des tumeurs de sein ou des carcinomes de la vessie, il a été observé une infiltration de T Vγ9Vδ2 et une inhibition de la progression des tumeurs (Capietto et al., 2011; Yuasa et al., 2009). Ceci est corrélé avec une diminution de cette population dans le sang périphérique. D’autres études ont été réalisées à partir de souris xénogreffées avec des tumeurs de mélanome ou d’adénome pancréatique avec des résultats similaires: diminution de la progression de la tumeur et augmentation de la survie des souris (Kabelitz et al., 2004). Il a également été montré que les T Vγ9Vδ2 peuvent infiltrer des xénogreffes tumorales mammaires humaines et freiner la croissance de ces tumeurs in vivo chez la souris (Benzaid et al., 2012; Benzaid et al., 2011)
Ces démonstrations in vitro et in vivo du potentiel anti-tumoral des T Vγ9Vδ2 ont amené à mettre au point des protocoles d’immunothérapies anti-cancéreuse chez l’Homme à partir de ces lymphocytes. Ainsi des essais cliniques ont été entrepris utilisant soit des P-Ags synthétiques BrHPP (Phosphostim) soit des ABP. Différentes stratégies ont été réalisées sur des patients atteints de cancers hématologiques ou des tumeurs solides (Figure 14) (Fournie et al., 2013) :
– Transfert adoptif de T Vγ9Vδ2 autologues préalablement amplifiés ex vivo par des P-Ags ou des ABP et en présence d’IL-2 (Figure 14A) ;
– Pas d’amplification ex vivo mais une amplification directement in vivo par l’administration au patients de P-Ags ou d’ABP ainsi que de l’IL-2 (Figure 14B).
Des résultats cliniques encourageants ont montré globalement une bonne tolérance des traitements et un ralentissement de la progression tumorale dans certains cas. Cependant, un grand nombre de patients n’ont pas répondu au traitement laissant supposer que des ajustements des protocoles doivent être réalisés (Fournie et al., 2013).

Rôle des T Vγ9Vδ2 face à des virus

Parmi les différents types de cellules impliquées dans l’immunité innée, les T γδ sont connus pour exercer une activité antivirale contre différents virus tels que les rétrovirus, les flavivirus, les paramyxovirus, orthomyxovirus, picornavirus, coronavirus, arénavirus, herpesvirus, hepadnavirus et le virus de l’orthopoxvirus (Poccia et al., 2005). Alors que ce sont majoritairement les T Vδ2négatifs (Vδ2neg) qui sont décrit pour leurs propriétés antivirales, les T Vγ9Vδ2 sont de plus en plus étudiés pour un potentiel antiviral similaire grâce à l’utilisation des P-Ags ou des ABP. Ainsi l’activité des T Vγ9Vδ2 a été notamment étudiée lors d’infection par le coronavirus, le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), virus de l’hépatite C (HCV), le virus de la grippe (Influenza) et le virus d’Epstein-Barr (EBV).

Coronavirus

Le syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) est causé par une nouvelle souche de Coronavirus (SARS-CoV). Chez les patients atteints du SRAS, il a été montré une expansion de la population T Vγ9Vδ2 associée à un fort taux d’Ig anti-SARS-CoV, 3 mois après le début des premiers symptômes (Poccia et al., 2006). Des expériences de co-culture in vitro démontrent que les T Vγ9Vδ2 pré-activés en présence de P-Ags sont capables d’inhiber la réplication virale du coronavirus (Poccia et al., 2006). Cette inhibition est en partie induite par la production d’IFN-γ. Cependant, à l’heure actuelle, aucune étude n’a confirmé cette observation in vivo.

VIH

Le VIH est un rétrovirus responsable du syndrome de l’immunodéficience acquise (SIDA) chez l’Homme. Il est observé une inversion du rapport Vδ1+/Vδ2+ circulants (augmentation du nombre de T Vδ1+ associé à une diminution du nombre de T Vδ2+) chez des patients infectés par le VIH (De Paoli et al., 1991; Poccia et al., 1996). D’après une étude menée sur le macaque, il semblerait que cette expansion de T Vδ1+ soit une conséquence indirecte de l’infection virale et reflète une augmentation de translocation de produits bactériens dans l’épithélium intestinal (Harris et al., 2010). Il a été montré que les T Vδ1+ induisent la lyse des cellules infectées par une reconnaissance via les récepteurs NKp30 et CD94/NKG2C (Fausther-Bovendo et al., 2008; Hudspeth et al., 2012). Cependant ces lymphocytes T Vδ1+ sont aussi capables de lyser des cellules non infectées ce qui a pour conséquence qu’à l’heure actuelle, nous ne savons pas si ces cellules accélèrent ou ralentissent la progression virale du VIH (Sindhu et al., 2003). De plus, le fait que l’antigène reconnu par les T γδ ne soit pas connu limite les études potentielles d’immunothérapie.
En parallèle de cette expansion de T Vδ1+, le nombre de T Vδ2+ a tendance à diminuer chez des patients atteints du VIH (sans traitement) avec des déclins importants chez les personnes à un stade d’infection tardif ayant une forte diminution du pool T CD4+, une virémie élevée et l’apparition d’infections opportunistes (Hermier et al., 1993). De plus, cette inversion du rapport Vδ1+/Vδ2+ fait partie des évènements précoces de la maladie VIH au stade ou le rapport T CD4/ T CD8 n’a pas encore été affecté. Des études ont montré que cette déplétion en T Vδ2+ est associée à une anergie fonctionnelle de ces cellules qui se manifeste par une diminution de la prolifération et de la sécrétion de cytokines après stimulation par des antigènes bactériens ou des cellules tumorales (Poccia et al., 1996; Wallace et al., 1997). Cependant, ces cellules pourraient avoir un rôle intéressant car il a été observé d’une part une expansion rapide juste après une infection chez les macaques, suivi d’un rapide déclin, et d’autre part, elles développent in vitro un effet antiviral (Gan et al., 1995). En effet, ces cellules seraient impliquées dans l’immunité anti-VIH en particulier par la production de chimiokines et cytokines (RANTES et d’autres) qui permettent de bloquer l’entrée du virus et/ ou la réplication (Lehner et al., 2000; Poccia et al., 1999). Ainsi, les T Vγ9Vδ2 semblent être une cible intéressante d’immunothérapie, en particulier par l’utilisation d’ABP couplés à de l’IL-2 afin d’augmenter leur nombre et leurs fonctions effectrices. Dans ce but, une étude pilote a été menée utilisant du zolédronate et de l’IL-2 (Poccia et al., 2009). Cette approche n’a montré aucun effet délétère important pour les patients. Il a été observé une expansion de T Vγ9Vδ2 matures et activés ainsi qu’une augmentation de cellules dendritiques matures et de TCD8+ fonctionnels, ce qui irait dans le sens d’une restauration de réponses immunitaires innées et adaptatives. Toutefois, cette étude doit être répétée et confirmée pour son utilisation en immunothérapie anti-VIH (Pauza et al., 2014). Cependant, il a récemment été montré que le traitement par trithérapie (HAART) utilisée chez les patients atteints du VIH altère les fonctions effectrices des T Vγ9Vδ2 ce qui complique l’utilisation d’une immunothérapie utilisant ces cellules (Casetti et al., 2015).

HCV

Le HCV appartient à la famille des flaviviridae et est responsable d’hépatites pouvant entrainer une cirrhose chez l’Homme. De façon comparable aux infections par le VIH, il est observé une diminution du nombre de T Vδ2+ circulant chez des patients atteints d’infections chroniques par le HCV (Par et al., 2002). Cette population, préalablement stimulée en présence des P-Ags (IPP, BrHPP) ou des ABP (zolédronate), entraine l’inhibition de la réplication virale du HCV in vitro (Agrati et al., 2006). Cette activité antivirale serait médiée par la production d’IFN-γ et non à une activité cytotoxique directe. A l’heure actuelle aucune étude in vivo n’a été faite quant à ce potentiel antiviral des T Vγ9Vδ2 en présence de HCV. Cependant, il pourrait être intéressant d’essayer de cibler spécifiquement les T Vγ9Vδ2, en particulier par l’utilisation d’ABP couplés à de l’IL-2, comme décrit précédemment dans le cas des infections par le VIH.

Virus de la grippe

Il a récemment été mis en évidence un rôle antiviral des T Vγ9Vδ2 contre le virus Influenza. Les T Vγ9Vδ2 pré-activés avec de l’IPP ou des ABP (pamidronate) in vitro, présentent une activité cytotoxique en présence de Macrophages dérivés de monocytes ou de cellules épithéliales alvéolaires infectées par différentes souches d’Influenza (H1N1, H9N2) in vitro (Li et al., 2013; Qin et al., 2009). Dans ce contexte, les T Vγ9Vδ2 pré-activés sont capables d’induire la mort des cellules infectées par contact direct avec celles-ci, via l’activation du récepteur NKG2D. Cette activité cytotoxique implique une dégranulation de Perforine/Granzyme ainsi que le système Fas-Fas ligand. De plus, ces cellules sont aussi capables d’inhiber la réplication virale via la production d’IFN-γ (Qin et al., 2011). Enfin, il est observé une diminution de la sévérité des pathologies associées à l’infection par le virus Influenza de souris humanisées (souris Rag-/- γc-/- reconstituées avec des PBMC humains) infectées lorsqu’elles sont traitées par des ABP (pamidronate) in vivo (Tu et al., 2011). En effet, le traitement par des ABP diminue la perte de poids, l’inflammation des poumons et augmente la survie de ces souris. Cet effet n’est pas observé lorsque les T Vγ9Vδ2 sont préalablement déplétés des PBMC, supposant donc que ceux-ci ont un rôle majeur dans la diminution de la sévérité de la maladie observée. Par conséquent, les T Vγ9Vδ2 pré-activés par des P-Ags ou des ABP pourraient avoir une activité antivirale contre le virus Influenza (Tu et al., 2011).

EBV

Des résultats similaires à ceux décrits lors d’infections par Influenza ont été observés en présence du virus EBV (Xiang et al., 2014). Des T Vγ9Vδ2 amplifiés avec des ABP (Pamidronate) in vitro sont capables de lyser spécifiquement des cellules transformées par EBV grâce à la stimulation du récepteur NKG2D et leur TCRγδ menant à une activité cytotoxique médiée par Fas et TRAIL. De plus, les auteurs ont démontré une activité des T Vγ9Vδ2 in vivo à partir de souris immunodéficientes et humanisées. En effet, chez des souris immunodéficientes (Rag-/-γc-/-) qui ont été inoculées avec des cellules tumorales transformées par EBV, le transfert de T Vγ9Vδ2 (amplifiés in vitro à partir de Pamidronate) induit une régression de la tumeur et des complications associées. Des résultats similaires ont été observés à partir de souris humanisées (reconstituées avec des PBMC humains). Ainsi cette étude, démontre un potentiel anti-EBV des T Vγ9Vδ2 suite à un traitement par des ABP.

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Table des matières

CHAPITRE 1 :LES LYMPHOCYTES T GAMMA DELTA
I. Les lymphocytes T γδ
A. Généralités
1. Découverte des T γδ
2. Différentes populations de T γδ chez l’Homme et la souris
B. Répertoire des Tγδ
C. Distribution tissulaire des T γδ
D. Modalités d’activation des T γδ
1. De multiples antigènes détectés
2. Régulation de l’activation
E. Fonctions effectrices des T γδ
1. Activité cytotoxique
2. Sécrétion de cytokines
II. Les lymphocytes T Vγ9Vδ2
A. Composés activant les lymphocytes T Vγ9Vδ2
1. Rôle majeur des Phosphoantigènes
a) Nature des Phosphoantigènes
b) Origine des Phosphoantigènes
2. Phosphoantigènes synthétiques
3. Les Aminobisphosphonates
a) Utilisation thérapeutique des bisphosphonates
b) Utilisation des ABP dans certaines pathologies cancéreuses
c) Traitement ABP: mode d’activation des T Vγ9Vδ2
4. Les Alkylamines
B. Mécanismes d’action des Phosphoantigènes
1. L’ecto-F1-ATPase
2. La Butyrophiline
a) Modèle allostérique
b) Modèle de présentation antigénique
a) 3ème modèle
C. Régulation de l’activation des T Vγ9Vδ2
1. NKR
a) NKR inhibiteurs
b) NKR activateurs
2. TLR
3. Fc Récepteurs (FcR)
4. Molécules d’adhérence
D. Fonctions effectrices des TVγ9Vδ2
1. Immunité anti-tumorale
2. Rôle des T Vγ9Vδ2 face à des virus
a) Coronavirus
b) VIH
c) HCV
d) Virus de la grippe
e) EBV
CHAPITRE 2 :LE CYTOMEGALOVIRUS HUMAIN
I. Généralités sur le HCMV
A. Généralités
1. Historique
2. Classification
B. Epidémiologie
C. Pathologies associées aux infections HCMV
1. Infection d’individus sains immunocompétents
2. Infection d’individus immunodéprimés
a) Personnes transplantées d’organe solide
b) Personnes transplantées de cellules souches hématopoïétiques
c) Personnes infectées par le VIH
3. Infection congénitale et néonatale
4. Implication dans le cancer?
D. Traitements actuels et vaccination
E. HCMV et immunosénescence
F. Biologie du HCMV
1. Structure
a) Le génome viral
b) La capside
c) Le tégument
d) L’enveloppe virale
2. Cycle viral : Réplication et assemblage
3. Infection latente et réactivation
4. Les différentes souches virales HCMV
II. Réponses immunitaires anti-HCMV
A. Immunité innée
1. Reconnaissance du CMV via les PRR
2. Les cellules NK
3. Les lymphocytes T γδ
B. Immunité adaptative
1. Réponses humorales
2. Réponses cellulaires
a) Les lymphocytes T CD8+
b) Les lymphocytes T CD4+
c) Les lymphocytes T régulateurs
III. Mécanismes d’échappement du HCMV au système immunitaire
A. Echappement virale à l’immunité innée
1. Modulation des récepteurs inhibiteurs des cellules NK
2. Modulation des récepteurs activateurs des cellules NK
B. Immunité adaptative : modulation de la présentation antigénique
1. Baisse d’expression du CMH-I
2. Baisse d’expression du CMH-II
3. Intérêt physiologique
C. Latence du HCMV
OBJECTIFS DU PROJET
RESULTATS
PUBLICATION SOUMISE EN JUILLET 2015
RESULTATS SUPPLEMENTAIRES
DISCUSSION ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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