La sclérose en plaques est une maladie chronique inflammatoire du système nerveux central (SNC) qui atteint 2,8 millions de personnes dans le monde. La SEP résulte d’une dérégulation immunitaire due à une interaction complexe entre des prédispositions génétiques et des facteurs environnementaux. La carence en vitamine D (VD) est un problème de santé publique qui contribue à la pathogenèse de la SEP. Les lymphocytes (LT) jouent un rôle central. Pour des causes inconnues, des LT CD4+ autoréactifs pro-inflammatoires dont les Th1 (caractérisés par la sécrétion d’interféron (IFN-γ)), Th17 (interleukine (IL) 17) et Th1* (double sécrétion d’IFN-γ et d’IL-17) vont cibler les protéines de la gaine de myéline dans le SNC. Leur migration dans le SNC est donc une étape clé dans le développement de la SEP. À l’inverse les fonctions de suppression des LT régulateurs semblent altérées, que ce soit les Foxp3+Tregs ou les cellules T régulatrices de Type I (Tr1). L’engagement de CD46, régulateur du complément induit la conversion des Th1 en cellule régulatrice Tr1 en diminuant la production d’IFN-γ et en augmentant l’IL-10. Cette voie est défectueuse chez les sujets atteints de SEP caractérisés par une réduction de la production d’IL-10. L’ajout de VD active (calcitriol) favorise la conversion Th1 en Tr1 et restaure partiellement la voie sur les LT de sujets atteints de SEP. De plus, la VD augmente fortement l’expression d’une autre molécule de costimulation CD226 sur les LT activés par CD46. Les études d’association sur génome entier (GWAS) ont mis en évidence des polymorphismes dans CD226 associés au risque de développer la SEP. Parmi ceux-ci, le rs763361 entraîne le remplacement d’une glycine par une sérine en position 307 dans le domaine cytoplasmique de CD226 et son expression altère la fonction des cellules CD4 et des Tregs. La VD a des propriétés anti-inflammatoires et immunomodulatrices qui pourraient protéger contre la SEP. Ainsi elle a été proposée comme un traitement potentiel. Cependant les mécanismes moléculaires restent peu connus. Mon projet de thèse vise à étudier l’impact de la VD sur 1) les mécanismes d’activation des LT CD4+ notamment la voie de différenciation des Tr1 induite par CD46 et 2) sur les différentes sous populations de LT CD4 en analysant soit l’effet in vitro soit chez des patients supplémentés en VD3 (cholécalciférol). J’ai tout d’abord montré que l’activation des LT conduit à la libération de CD226 soluble. Ce dernier induit la sécrétion d’IL-23, cytokine pro-inflammatoire, par les cellules dendritiques lors de leur maturation. Les taux de CD226 soluble sont significativement augmentés dans les sérums des sujets atteints de SEP en comparaison à des donneurs sains. Ensuite, j’ai déterminé l’impact de l’allèle de risque de CD226 (rs763361) sur les Tr1 induits par CD46 et leur réponse à la VD. Le CD226 participe à la voie CD46 et il est important pour la production d’IL-10 par les Tr1. De plus, l’allèle de risque de CD226 dérégule l’interaction entre le CD46 et la vitamine D chez les donneurs sains et les sujets atteints de SEP. Mes résultats mettent donc en évidence une interaction entre un polymorphisme génétique et un facteur environnemental tous deux associés à la SEP. Finalement, nos données suggèrent une modulation différentielle de la proportion de LT CD4+ et de leur phénotype chez les patients ayant un syndrome cliniquement isolé (CIS) supplémentés avec de fortes doses de VD3. Dans le but de déterminer les mécanismes moléculaires induits par la VD spécifiques des différentes populations, j’ai stimulé des Th1, Th1*, Th17 et Tregs en présence de calcitriol et nous avons réalisé une étude transcriptomique (RNA-seq et ATAC-seq). En conclusion, ces travaux ont permis de comprendre les mécanismes sous-jacents au développement de la SEP et les mécanismes d’action de la VD sur les LT CD4+. Ils ouvrent de nouvelles perspectives quant à l’utilisation de la VD dans la SEP. |
Multiple Sclerosis (MS) is a chronic inflammatory disease of the central nervous system (CNS) that affects 2.8 million people in the world. MS results from immune dysregulation due to a complex interplay between genetic predispositions and environmental factors. Vitamin D (VD) deficiency is a public health problem that contributes to the pathogenesis of MS. In MS, T cells play a central role. Pro-inflammatory self-reactive CD4+ T cells, including Th1 (characterized by interferon (IFN-γ) secretion), Th17 (interleukin (IL)-17), and Th1* (double secretion of IFN-γ and IL-17), inexplicably target proteins in the myelin sheath within the CNS. Their migration into the CNS is a crucial step in MS development. Conversely, the suppressive functions of regulatory T cell seem to be altered, whether Foxp3+Tregs or Type I regulatory T cells (Tr1). The activation of CD46, a complement regulator, induces the conversion of Th1 cells into regulatory Tr1 cells by reducing IFN-γ production and increasing IL-10. This pathway is impaired in people with MS (pwMS), characterized by reduced IL-10 production. The addition of active VD (calcitriol) promotes the conversion of Th1 to Tr1 and partially restores the pathway in MS T cell. Furthermore, VD significantly increases the expression of another costimulatory molecule, CD226, on T cells activated by CD46. Genome-wide association studies (GWAS) have identified polymorphisms in CD226 associated with the risk of developing MS. One such variant, rs763361, leads to the replacement of a glycine with a serine at position 307 in the cytoplasmic tail of CD226, which alters the function of CD4 cells and Tregs. VD has anti-inflammatory and immunomodulatory properties that could protect against MS. It has therefore been proposed as a potential treatment. However, it molecular mechanisms is unknown. My thesis project aims to study the impact of VD on 1) CD4 T cells activation mechanisms, in particular the CD46-induced Tr1 differentiation pathway, and 2) on different CD4 T cells subpopulations, either by analyzing the effect in vitro or in patients supplemented with VD3 (cholecalciferol). I first showed that T cell activation leads to the release of soluble CD226. This, in turn, induces the secretion of IL-23, a pro-inflammatory cytokine, by dendritic cells during their maturation process. Levels of soluble CD226 are significantly increased in the sera of MS patients as compared to healthy donors. Next, I determined the impact of the CD226 risk allele (rs763361) on CD46-induced Tr1s and their response to VD. CD226 participates in the CD46 pathway, and it is important for IL-10 production by Tr1. Moreover, the CD226 risk allele disrupts the CD46/VD crosstalk in both healthy donors and MS patients. My results therefore highlight an interaction between a genetic polymorphism and an environmental factor both associated with MS. Furthermore, my findings suggest that high doses of VD3 have a differential effect on the proportion and phenotype of CD4+ T cells in patients with clinically isolated syndrome (CIS). To determine the molecular mechanisms induced by VD specific to different populations, I stimulated Th1, Th1*, Th17 and Tregs in the presence of calcitriol and we performed a transcriptomic study (RNA-seq and ATAC-seq). In conclusion, this research has helped us understand the mechanisms underlying the development of MS and the mechanism of action of VD on CD4+ T cells. These findings provide new insights into the use of vitamin D in MS treatment. |