Les lymphocytes T CD4 folliculaires (TFH) forment un lignage distinct de lymphocytes T contrôlant spécifiquement les lymphocytes B (LB) et la mise en place de la mémoire B. Alors que ces cellules étaient considérées comme des cellules effectrices uniquement, récemment il a été identifié, chez l'Homme et la souris, l'existence de TFH mémoires. Les TFH mémoires sont nécessaires, en cas de nouvelle rencontre avec l'antigène (Ag), à la mise en place d'une réponse Anticorps (Ac) rapide, efficace et de forte affinité. En effet, leur présence est corrélée à la génération et le maintien à long terme d'Ac de forte affinité lors d'infections virales. De plus, des études récentes montrent que l'analyse des TFH mémoires dans le sang périphérique peut fournir des indices pour comprendre le mode d'action des vaccins ainsi que la pathogenèse de maladies auto-immunes. Tout comme les cellules B mémoires qui sont subdivisées en différentes sous-populations, différentes populations de TFH mémoires ont été récemment identifiées. Certaines se situent dans les organes lymphoïdes secondaires (OLS) drainants le site d'immunisation, de vaccination ou d'infection, ou circulantes dans les OLS non-drainants ou à proximité des plasmocytes à longue durée de vie (PLV) dans la moelle osseuse (MO).
L'objectif de mes travaux de Thèse a consisté à étudier l'hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle présente entre ces différentes populations de TFH mémoires aux localisations diverses. De plus au vu de l'hétérogénéité existante au sein des LB mémoires (nœuds lymphatiques drainants ou rate) et les PLV (MO), nous avons aussi évalué l'interaction cellulaire et fonctionnelle qui a lieu entre ces populations mémoires. Dans ce contexte, nous avons développé, chez la souris sauvage non modifiée, un modèle expérimental unique de vaccination protéique nous permettant d'évaluer le développement des TFH mémoires et cellule B spécifiques du même Ag dans les OLS drainants, la rate et la MO.
Nous avons montré qu'en phase mémoire, les TFH mémoires locaux (résidants au niveau de l'OLS drainant le site de vaccination) présentent un phénotype « plus polarisé » que les TFH mémoires circulants (dans les OLS non drainants et la MO) se traduisant par une plus forte expression du facteur de transcription Bcl-6, et des molécules de co-stimulation comme ICOS et PD-1. De plus, bien que surprenant pour des cellules quiescentes, les TFH mémoires locaux expriment le marqueur précoce d'activation CD69 alors que leurs homologues circulants au niveau de la rate, ne l'expriment pas. En outre les TFH mémoires locaux, majoritairement CD69+, portent des TCR d'affinité élevée. Cette observation corrèle avec l'expression de complexes peptide–CMHII (p-CMHII) retrouvés uniquement dans les OLS drainants et, plus précisément, à la surface des LB mémoires locaux. De façon intéressante, le blocage des interactions entre le TCR-p-MHCII induit la circulation des TFH mémoires locaux ainsi que leur accumulation en périphérie. Par ailleurs nous avons montré qu'au niveau fonctionnel, après restimulation, les deux sous-populations de TFH mémoires promeuvent la différentiation des LB en plasmocytes. Cependant seuls les TFH mémoires locaux favorisent également la commutation isotypique des Ac. Enfin, nous avons montré que les LB mémoires locaux forment une population homogène programmée à se différencier en cellules effectrices alors que les cellules B circulants constituent une population hétérogène avec une capacité de re-diversification de leurs Ac.
En conclusion, cette étude révèle que l'anatomie des sous-populations de TFH mémoires est fortement liée à celle des LB mémoires. Ce travail met également en avant que les TFH et LB mémoires ont une action complémentaire permettant d'adapter, en fonction de leur localisation et de leur capacité fonctionnelle, la nature de la réponse Ac. Cette découverte pourrait à terme avoir une grande incidence notamment dans la conception des vaccins.
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T Helper Follicular (TFH) cells form a distinct lineage of helper T cells and they specifically control B cells and memory B cell generation. While these cells were considered as effector cells, recently it was identified in Human and in mouse, the existence of memory TFH cells. Memory TFH cells are necessary in case of antigen (Ag) rechallenge to establish a fast, efficient and high affinity Antibody (Ab) response. Indeed, their presence is correlated with the generation and the long-term maintenance of high affinity Ac during viral infections. Moreover, recent studies have shown that analysis of memory TFH cells in the blood may provide clues to understanding the mode of action of vaccines and the pathogenesis of autoimmune diseases. Likewise to memory B cells that are subdivided into different cell populations of memory TFH cells have recently been identified. Some are in secondary lymphoid organs (SLO) draining the site of immunization, vaccination or infection, or circulating in the non-draining SLO or near the long-lived plasma cells (PC) in bone marrow (BM).
The aim of my thesis was to study the phenotypic and functional heterogeneity between the different subsets of memory TFH cells. Due to the heterogeneity of memory B cells (draining lymph nodes or non-draining spleen) and long-lived PCs (BM), we also evaluated the cellular and functional interaction that occurs between these different memories populations. In this context, we have developed a unique experimental model of protein vaccination in unmodified wild-type mice. Specifically, after immunization, we evaluated the development of memory TFH cells and memory B cells specific for the same Ag in the draining SLO and circulating in the spleen and BM.
We demonstrated that local memory TFH cells (that reside in the draining SLO) exhibit a more polarized phenotype than their circulating counterparts (present in non-draining SLO and BM). Specifically, these cells expressed higher level of transcription factor Bcl-6 and co-stimulatory molecules such as ICOS and PD-1. In addition, although surprising to quiescent cells, local memory TFH cells expressed the early activation marker CD69 while their circulating counterparts in the spleen did not. We also showed that local memory TFH cells bore high-affinity TCR. This observation correlated with peptide-MHCII (pMHCII) complex found only in the draining SLO and, more precisely, at the surface of local memory B cells. Interestingly, blocking TCR/pMHCII interactions induced the circulation of local memory TFH cells and their accumulation in the periphery. Furthermore, we showed after re-stimulation, the two subpopulations of memories TFH cells promoted the differentiation of B cells into PCs. However, we also demonstrated that only local memory TFH cells promoted isotype switch in the early phase after Ag restimulation. Finally, we found that local memory B cells formed a homogenous population programmed to differentiate into effector cells while circulating B cells were a heterogeneous population with a capacity to rediversify their Ab.
In conclusion, this study shows that the anatomy of memory TFH cell subsets is strongly intertwined to that of memory B cells. This work also highlights that memory TFH cells and memory B cells have a complementary action to adapt, depending on their location and their functional capacity, the nature of the Ab response. This discovery could ultimately have a significant impact in particular in the design of vaccines.
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