Comprendre le développement et la fonction des cellules auxiliaires folliculaires T

Lactivation naïve des lymphocytes T et la différenciation fonctionnelle sont déclenchées par le système immunitaire inné. En réponse aux agents pathogènes, les cellules dendritiques (CD) régulent à la hausse les molécules costimulatrices pour aider à amorcer les cellules T spécifiques de lantigène. En outre, les APC sécrètent également plusieurs cytokines qui régulent la différenciation terminale des lymphocytes T en lymphocytes T effecteurs. Des études récentes ont établi des rôles critiques pour les molécules costimulatrices et certaines cytokines dans la différenciation des cellules Tfh (Figure 2).

Costimulation

Lactivation des cellules T est régulée par des molécules costimulatrices. Le CD28, qui est exprimé sur les cellules T naïves, est le récepteur costimulateur le plus important impliqué dans lactivation des cellules T.28 En labsence de CD28 ou de ses ligands CD80 et CD86, la différenciation des cellules Th en toutes les lignées a été significativement réduite. La costimulation de CD28 est également essentielle au développement des cellules Tfh, de sorte que les souris déficientes en CD28 sont liées à un échec de la régulation à la hausse de CXCR5 et OX40 sur les cellules T et à une perturbation de la formation du centre germinal.17 Cependant, les réponses médiées par CD28, la génération de cellules Tfh et germinales- la formation du centre devient indépendante de CD28 et dépendante dICOS lorsque lubiquitine ligase E3 Roquin est mutée.29

ICOS appartient à la famille CD28 et est exprimé sur les cellules T activées.30, 31 tandis que son ligand, B7h, est largement exprimée sur les APC dans les tissus non lymphoïdes.32, 33 Linteraction ICOS-B7h est nécessaire pour une activation optimale des lymphocytes T ainsi que pour certaines fonctions effectrices, telles que lexpression dIL-4 et dIL-17.34, 35, 36, 37, 38 En outre, ICOS joue un rôle important dans la régulation des réponses anticorps dépendant des lymphocytes T et des réactions du centre germinal. Les souris déficientes en ICOS ou B7h présentent une formation de centre germinal altérée et un changement disotype.34, 35, 36, 37, 39 Récemment, cette voie costimulatrice sest également avérée importante pour la génération et le maintien des cellules CXCR5 + Tfh. Plus spécifiquement, les souris déficientes en ICOS ont présenté un développement altéré des cellules CXCR5 + Tfh en réponse à une immunisation primaire ou secondaire avec des globules rouges de mouton.6 Pendant ce temps, lablation de B7h sur des APC a entraîné une diminution de lexpression de lIL-21 par les cellules T24. Il a également été démontré que lICOS est fortement exprimé par les lymphocytes T CXCR5 + amygdaliens humains dans la zone lumineuse des centres germinaux et soutient efficacement la production dimmunoglobulines.40, 41 De plus, une carence en ICOS chez lhomme et la souris a entraîné une réduction substantielle du nombre de cellules Tfh et des Maturation des lymphocytes B et changement disotype dimmunoglobuline, indiquant un rôle essentiel de lICOS dans la différenciation des cellules Tfh.11, 19 Fait intéressant, une mutation dans lubiquitine ligase de type RING E3 Roquin chez la souris a provoqué la formation spontanée du centre germinal et amélioré la production dautoanticorps , qui est associé à un nombre considérablement accru de cellules Tfh et à une expression améliorée dIL-21 et dICOS.13

Puisque B7h est con exprimées de manière stitutive sur les cellules B, nous avons examiné si la génération de cellules Tfh nécessitait une interaction correspondante entre les cellules B et les cellules T.24 Lanalyse dune souris knock-out conditionnelle déficiente dans lexpression des cellules B de B7h a révélé que labsence de ligand ICOS des cellules B conduit à une réduction de la fréquence des cellules Tfh. En plus dune expression plus faible de CXCR5, nous avons constaté que lexpression dIL-21 par les cellules T était grandement réduite chez ces souris. Linteraction ICOS-B7h peut ainsi réguler les cellules Tfh via la production dIL-21. Nous avons également observé que la production dIgG spécifiques de lantigène et les cellules B dagglutinine darachide (PNA) + centre germinal étaient considérablement réduites en labsence dexpression de B7h sur les cellules B. Nos données indiquent ainsi que lexpression de B7h sur les cellules B est nécessaire pour la génération de cellules CXCR5 + Tfh, ainsi que pour la production dIL-21 et des réponses anticorps appropriées, suggérant une fonction in vivo importante des cellules B dans la génération ou le maintien des cellules Tfh .

Toutes les observations ci-dessus suggèrent que les défauts dans le développement des cellules Tfh et la formation du centre germinal chez les souris et les patients déficients en ICOS peuvent être dus en partie à une production défectueuse dIL-21, qui agit généralement comme un autocrine facteur qui augmente la population de cellules Tfh. En fait, le nombre de cellules Tfh était réduit chez les souris déficientes en IL-21. Une étude récente a présenté des preuves que lICOS favorise la formation de cellules Tfh par une régulation positive de lexpression de c-Maf, qui a amélioré lexpression dIL-21 dune manière dose-dépendante.42 Ainsi, lexpression de c-Maf induite par ICOS peut soutenir la formation et le maintien des cellules Tfh via production du facteur de croissance autocrine IL-21.

SAP est exprimé dans les cellules T et médie les réponses aux membres de la famille SLAM en se liant à un domaine conservé sur ces récepteurs. La famille de récepteurs SLAM comprend sept membres: CD150 / SLAM, CD48 / SLAMF2, CD229 / Ly9 / SLAMF3, CD224 / 2B4 / SLAMF4, CD84 / SLAMF5, NTB-A / Ly108 / SLAMF6 et CD319 / CRACC / SLAMF7.La mutation de SAP chez lhomme, ainsi que des études impliquant des souris déficientes en SAP, ont suggéré un rôle critique pour SAP dans laide des cellules B et le changement de classe dans les cellules Th.43 À noter, les cellules T déficientes en SAP présentaient un retard et une diminution de lexpression dICOS mais expression CD40L élevée et prolongée.44 Les lymphocytes T CD4 + déficients en SAP ne parviennent pas non plus à interagir de manière stable avec les lymphocytes B apparentés, échouant donc à induire lexpansion clonale des lymphocytes B.45 Cependant, ces lymphocytes T déficients expriment toujours des niveaux normaux de CXCR5. SAP joue donc un rôle clé dans la formation médiée par les cellules Tfh des centres germinaux après avoir rencontré une cellule B apparentée, plutôt que de réguler la migration des cellules Tfh.

CD84 / SLAMF5 et Ly108 / SLAMF6 sont fortement exprimés chez lhomme et des cellules Tfh de souris.46, 47 En utilisant des souris déficientes en CD84, Cannons et al.ont montré que CD84 est nécessaire pour la formation du centre germinal et la différenciation des cellules Tfh in vivo dune manière intrinsèque aux cellules T.47 Par conséquent, laxe CD84-SAP est probablement la voie canonique dans les cellules T CD4 + qui médie le développement et la fonction des cellules Tfh.

Cytokines

Les cytokines sont des régulateurs majeurs de la différenciation des cellules Th.1, 3 La différenciation Th1 est favorisée par lIL -12 par lactivation de STAT4. La voie IFN-γ-STAT1 soutient à son tour le développement des cellules Th1, conduisant à linduction du facteur de transcription T-bet. Pendant ce temps, lIL-4 est sécrétée par les cellules T activées et entraîne la polarisation Th2 dans de manière dépendante de STAT6, entraînant lactivation du facteur de transcription GATA3. De plus, IL-6 / IL-21, en combinaison avec le TGF-β, induit une différenciation des cellules Th17 via une régulation positive STAT3-dépendante de RORy. Cette différenciation des cellules Tfh médiée par les cytokines varie cependant entre les souris et les humains.

IL-21

LIL-21 joue un rôle essentiel dans la régulation de la production dimmunoglobulines et de la formation du centre germinal. 12, 48 Le récepteur de cette cytokine appartient à la famille des chaînes γ communes, qui comprend également les récepteurs pour IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 et IL-15. Signaux IL-21 via STAT3 ou STAT5a pour réguler les fonctions de divers types de cellules, tels que les cellules T, les cellules B, les cellules tueuses naturelles et les CD, et est principalement exprimé par les cellules T CD4 + et les cellules T tueuses naturelles.49 Auparavant, il a également été rapporté que lIL- 21 est exprimé à des niveaux plus élevés par Th2 que par les cellules Th1.50 Dans ce dernier cas, lajout dIL-21 pendant la différenciation diminue la production dIFN-γ en réprimant lexpression des Eomes.51 On a également observé que lIL-21 est induite par IL-6 au moyen de STAT3, et en combinaison avec TGF-β, est nécessaire et suffisant pour la génération de cellules Th17 via la régulation positive de RO dépendante de STAT3 Rγ.52, 53, 54 Les souris déficientes en IL-21 et en IL-21R sont déficientes dans le développement des cellules Th17, ce qui suggère que lIL-21 agit de manière autocrine, tout comme lIFN-γ pour les cellules Th1 et lIL-4 fait pour les cellules Th2.

De plus, le développement du centre germinal est altéré chez les souris déficientes en IL-21 et IL-21R.12 Dans ce contexte, en tant que producteurs plus élevés dIL-21 que Th1, Th2 et les sous-ensembles Th17, les cellules Tfh ont un impact bénéfique sur le changement de classe danticorps et la formation du centre germinal. Deux groupes ont récemment mis en évidence le rôle de lIL-21 dans la génération de cellules Tfh et de cellules B à centre germinal.24, 55 Limmunisation de souris déficientes en IL-21 avec un antigène dépendant des cellules T a entraîné une réduction spectaculaire des CD4. + CXCR5 + T, suggérant que lIL-21 agit comme un mode autocrine pendant le développement des cellules Tfh.24 En plus des cellules Tfh, une diminution significative du nombre de cellules B du centre germinal et une production dIgG1 réduite ont été observées chez des souris immunisées déficientes en IL-21 . Vogelzang et coll. ont démontré que ces défauts étaient des cellules T, plutôt que des cellules B intrinsèques.55

Il a été démontré que lIL-21 est induite par lIL-6 dune manière dépendante de STAT3.24 Cependant, contrairement à Th17 cellules, la génération de cellules Tfh était indépendante du TGF-β ou des récepteurs nucléaires orphelins spécifiques de Th17 RORα et RORγ.24 De plus, nous avons montré que les cellules Th productrices dIL-21 peuvent être générées in vitro en présence dIL-21 mais pas le TGF-β, et que ces cellules acquièrent le profil dexpression du gène Tfh.24 Le transfert de ces cellules de type Tfh produites in vitro, produisant de lIL-21, dans des souris naïves a facilité la fonction des cellules B, similaire aux cellules Tfh. Dans lensemble, ces résultats confirment lidentité des cellules Tfh en tant que lignée Th distincte et suggèrent que lIL-21 est importante pour la génération de cellules Tfh et les réactions du centre germinal chez la souris.

IL-12

Malgré les progrès dans la caractérisation des mécanismes sous-jacents au développement des cellules Tfh murines, la régulation du développement des cellules Tfh humaines est restée incertaine jusquà récemment. Deux études indépendantes ont montré que lIL-12 induit la génération in vitro de cellules de type Tfh humaines à partir de cellules T CD4 + naïves.46, 56 cellules Tfh se différenciant sous linfluence de lIL-12 partagent des caractéristiques clés avec les cellules Tfh trouvées dans les tissus lymphoïdes périphériques, y compris la production dIL-21, une expression soutenue dICOS et de CXCR5, et la capacité daider la différenciation des cellules B en immunoglobuline- sécrétant des cellules. Il est intéressant de noter que lexposition des cellules T naïves des amygdales, du sang de cordon ou du sang périphérique adulte à lIL-12 (conditions Th1) a provoqué une augmentation significative de lexpression de lIL-21, tandis que lIL-21, lIL-6 et lIL-23 ont induit la sécrétion dIL-21 dans une moindre mesure46. Schmitt et al. ont démontré que lIL-12 déclenche des niveaux élevés de production dIL-21 via lactivation de STAT4, tandis que lIL-21 et lIL-23 induisent moins de production dIL-21 dans les cellules T CD4 + humaines.56 On a également observé que lIL-12 induite par lIL- Les cellules productrices de 21 comprenaient des sous-ensembles IFN-γ + et IFN-γ-.

On ne sait pas si lactivation autocrine de lIL-21 et de STAT3 joue un rôle dans la différenciation de lIL-21 induite par lIL-12 -production de cellules Th chez lhomme. Fait intéressant, Ma et al. ont démontré que les cellules IFN-γ + IL-21- et IFN-γ + IL-21 + expriment des niveaux élevés de T-bet, tandis que la génération de cellules IFN-γ-IL-21 + dépend fortement de lexpression de Bcl6.46 De plus, Les cellules T CD4 + naïves humaines cultivées en présence dIL-12 expriment des niveaux élevés de CXCR5, ce qui peut être important pour la localisation de ces cellules dans les follicules des cellules B. En plus de lexpression de CXCR5, le traitement par IL-12 a également augmenté les niveaux dexpression dICOS. Plus important encore, les cellules sécrétant de lIL-21 amorcées in vitro par IL-12 ont induit une sécrétion dimmunoglobuline significativement plus élevée par les cellules B naïves. Cet effet dépendait de la signalisation IL-21 et ICOS mais pas de lIFN-γ. Ainsi, les cellules T ICOS + CXCR5 + CD4 + humaines générées in vitro en présence dIL-12 partagent des caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles avec les cellules Tfh. LIL-21 et lIL-12 sont donc nécessaires pour le développement de cellules Tfh de souris et humaines, respectivement.

IFN de type I

Les IFN de type I représentent une famille de cytokines avec des antiviraux et fonctions immunomodulatrices.57 De multiples sous-types dIFN-α et un seul sous-type dIFN-β sont rapidement induits en réponse à une infection et signalent via un récepteur IFN-α commun.57 Il a été démontré que ces IFN améliorent fortement la réponse anticorps primaire à un antigène protéique, augmentant la production de toutes les sous-classes dIgG.58, 59 De plus, les IFN de type I ont favorisé les réponses anticorps lorsque les CD de type sauvage ont été transférées à des souris déficientes en récepteurs IFN-α, fournissant une preuve directe que la stimulation de type I-IFN des CD améliorer la réponse immunitaire in vivo.58, 59

Une étude récente a révélé que la signalisation de lIFN de type I dans les DC stimule sélectivement le développement des cellules Tfh en réponse à lantigène lié aux agonistes des récepteurs de type Toll 3 ou 4.60 De plus, la production de DC dIL-6 est nécessaire pour la Tfh in vivo génération de cellules et maturation daffinité des anticorps. Ainsi, les IFN de type I améliorent les réponses anticorps dépendant des lymphocytes T en servant dadjuvant naturel pour la génération de cellules CXCR5 + Tfh résidant dans les ganglions lymphatiques. Il reste à déterminer quel sous-ensemble de DC régule la génération de cellules Tfh.

Les patients atteints de lupus érythémateux systémique (SLE) ont augmenté les niveaux dIFN-α, ce qui est en corrélation avec la gravité de la maladie.61 En outre, des études dans diverses des souches de souris sujettes au lupus ont révélé le rôle critique des IFN de type I dans la pathologie de type lupique.62, 63, 64 Une augmentation du nombre de cellules Tfh a également été observée dans des modèles murins de SLE, 6, 65 où elles sont nécessaires pour le lupus. Cependant, la génération de cellules Tfh dépendante de lIFN de type I au cours dune réponse auto-immune na pas encore été abordée et nécessite une enquête plus approfondie.

Facteurs de transcription

La différenciation du naïf Les lymphocytes T CD4 + dans différentes lignées sont déterminés par la signalisation des cytokines et lactivation ultérieure de facteurs de transcription spécifiques (figure 1). Par exemple, la signalisation IFN-γ / IL-12 via STAT1 / STAT4 régule la transcription T-bet dans les cellules Th1, 67 tandis que la signalisation IL-4 via STAT6 active lexpression de GATA3 dans les cellules Th2.68 IL-6 et IL-21 agissent tous deux via STAT3, conduisant à une régulation positive de lexpression des deux récepteurs nucléaires orphelins spécifiques de Th17 RORγ et RORα, qui déterminent en fin de compte la différenciation terminale des cellules Th17.3 Pour la différenciation des cellules Tfh, il a été montré quaucun Th1-spécifique (STAT4, T-bet ) ni des facteurs de transcription Th2-sélectifs (STAT6, GATA3) ne sont nécessaires.24 RORγ). Au contraire, Bcl6 est le principal régulateur transcriptionnel de la différenciation des cellules Tfh.

STAT3

IL-21 a été signalé comme étant nécessaire pour la différenciation des cellules Tfh24 et est induite dans les cellules T par IL- 6 dune manière dépendante de STAT3.52 Pour déterminer si la signalisation STAT3 est nécessaire pour le développement des cellules Tfh, Nurieva et al. a analysé la génération de cellules Tfh chez des souris Stat3f / f croisées avec des souris CD4-cre.24 Limmunisation de ces souris avec de lhémocyanine de patelle dans un adjuvant complet de Freund a révélé une forte réduction des cellules CXCR5 + Tfh en labsence de STAT3. IgG et IgM spécifiques de lhémocyanine de patelle en trou de serrure. Ainsi, STAT3 joue un rôle important dans la différenciation des cellules Tfh.

Bcl6

Le facteur de transcription Bcl6 est exprimé sélectivement par les cellules Tfh de souris et humaines. 69, 70 Il a été précédemment démontré quil inhibe les réponses Th2 en bloquant la liaison de STAT6 à lADN, 71, 72 tandis que les souris déficientes en Bcl6 présentent des maladies inflammatoires multi-organes, une production accrue dIgE et des réactions défectueuses du centre germinal71, 73. nétait pas clair si le défaut du centre germinal chez ces souris était causé par un manque de fonction adéquate des cellules T et / ou B puisque les cellules B du centre germinal expriment également Bcl6.74 Récemment, notre groupe et dautres ont montré que le facteur de transcription Bcl6 est un maître r Lexpression de Bcl6 est induite par IL-6 et IL-21 et la surexpression de Bcl6 favorise le développement des cellules Tfh en labsence de cytokines exogènes.25 La surexpression de Bcl6 conduit également à une expression accrue de lARNm endogène de Bcl6 ainsi que de lARNm dIL-21R, dIL-6R et de CXCR5, comme cest le cas dans les cellules traitées avec IL-6 ou IL-21. Fait intéressant, lexpression de lIL-21 na pas été régulée à la hausse par la surexpression de Bcl6. Lexpression de Bcl6 nétait pas non plus nécessaire pour le développement des cellules Th1, Th2 ou Th17, et en fait, la surexpression de Bcl6 a réprimé la production de cytokines Th1, Th2 et Th17.25

La fonction de Bcl6 semble dépendre de lADN 25, 26 Il se lie aux promoteurs des régulateurs transcriptionnels T-bet et RORγt, qui déterminent respectivement le sort des cellules Th1 et Th17, ce qui entraîne la répression de la production dIFN-γ et dIL-17.26 De plus, Bcl6 supprime expression de microARN censés inhiber la signature cellulaire Tfh, y compris miR-17-92, qui réprime lexpression de CXCR5. Ainsi, Bcl6 régule le développement des cellules Tfh via la répression des facteurs de transcription spécifiques de Th1, Th2 et Th17. Une carence en Bcl6 dans les cellules T a entraîné une altération du développement des cellules Tfh à la fois in vitro et in vivo, et une carence en cellules B et T est nécessaire pour les réactions du centre germinal.25, 26, 28

Pris ensemble, ces les résultats démontrent que Bcl6 est à la fois nécessaire et suffisante pour le développement des cellules Tfh et fournissent des preuves supplémentaires soutenant lidée que les cellules Tfh sont une lignée distincte de cellules Th.

c-Maf

c- Maf a été le premier facteur de transcription identifié comme étant préférentiellement exprimé dans les cellules Th2.75 Il se lie au promoteur proximal de lIL-475 et sert de facteur spécifique de Th2. Les lymphocytes T déficients en c-Maf étaient altérés dans lexpression dIL-4 pendant la phase effectrice, tandis que lexpression dautres cytokines Th2 était soit modérément réduite soit non affectée.76 Auparavant, en utilisant des souris déficientes en ICOS et B7h, Dong et al. décrit les mécanismes par lesquels ICOS médie la production dIL-4 en régulant lexpression de c-Maf dans les cellules Th effectrices.36, 77 Dans ce sens, le phénotype des souris knock-out c-Maf est similaire à celui des souris déficientes en ICOS. De plus, la surexpression de c-Maf restaure la libération dIL-4 par les lymphocytes T activés en labsence de linteraction ICOS-B7h. En plus dune production défectueuse dIL-4, les souris déficientes en ICOS et en B7h sont altérées dans la génération de cellules Tfh et la production dIL-21.24 Kuchroo et al. a récemment démontré que les cellules Tfh sont caractérisées par une expression élevée de c-Maf et que la c-Maf augmentait les niveaux dIL-21 de manière dose-dépendante.42 Pendant ce temps, la suppression de c-Maf a conduit à un nombre réduit de Tfh exprimant lIL-21 LICOS régule ainsi la différenciation des cellules Tfh productrices dIL-21 via une régulation positive de lexpression de c-Maf.

Facteur de régulation IFN 4 (IRF4)

IRF4 a été initialement décrit comme un facteur de transcription spécifique Th2, 78, 79 en partie car les souris déficientes en IRF4 présentent des niveaux significativement réduits dimmunoglobuline sérique.80 Cependant, des études récentes ont révélé que ce facteur de transcription est induit par la signalisation IL-1 et est nécessaire pour la différenciation des cellules Th17 .81, 82 cellules T déficientes en IRF4, par contre, ne parviennent pas à induire la lignée Th17 lors de la stimulation par IL-21 et TGF-β.83 De plus, les cellules T dépourvues de protéine de liaison à lIRF4, un antagoniste naturel de lIRF4, présentent une augmentation Production dIL-21.84 LIRF4 est donc critique pour la production dIL-21 ainsi que dIL-2 Différenciation des cellules Th à médiation 1.

Compte tenu de ces résultats, il semble que lIRF4 puisse également jouer un rôle dans la différenciation des cellules Tfh. En effet, les souris déficientes en IRF4 génèrent moins de cellules CXCR5 + ICOS + Tfh lors de limmunisation, 85 indiquant limportance de lIRF4 au cours de la différenciation des cellules Tfh in vivo. Il reste à déterminer si la génération de cellules Tfh dépendante de lIRF4 est intrinsèque aux cellules T et si lIRF4 régule la protéine de maturation induite par les lymphocytes Bcl6 et B (Blimp-1) pendant le développement de la lignée Tfh.

Régulation négative

La différenciation des cellules Tfh est régulée par un programme qui soppose au développement dautres lignées Th en supprimant les facteurs de transcription spécifiques à la lignée (T-bet, GATA3 et RORγ). Cependant, il na pas été rapporté si ces facteurs régulent également négativement la différenciation des cellules Tfh. Blimp-1, qui était précédemment décrit comme antagonisant la Bcl6 dans les cellules B, 86 est significativement réduite dans les cellules Tfh par rapport aux cellules T CD4 + non Tfh.27 La surexpression de Blimp-1 dans les cellules T CD4 + empêche ainsi lexpression de Bcl6 et réduit considérablement la différenciation des cellules Tfh, sans affecter le développement des cellules Th2, Th17 et Treg. De plus, les lymphocytes T CD4 + déficients en Blimp-1 ont montré une différenciation améliorée dans la lignée Tfh.27