Soutenance de thèse de Nicolas GAUDENZIO

Etude de l'interactions entre les les mastocytes et les lymphocytes T helper

Les mastocytes ont longtemps été associés aux réponses allergiques, néanmoins de nombreuses études les décrivent comme des acteurs de la réponse inflammatoire. Les mastocytes sont souvent retrouvés en étroite apposition au sein des tissus avec les lymphocytes T Helper (TH). L'objet de ma thèse est de caractériser la nature de l'interaction mastocyte/TH et notamment la capacité des mastocytes à jouer le rôle de cellules présentatrices d'antigène.

Dans une première étude, nous avons démontré que des lignées primaires de mastocytes murins (PCMC) peuvent acquérir un phénotype de cellules présentatrices d'antigènes, lorsqu'elles sont traitées en présence d'IFN-pendant 72 heures. Ainsi conditionnés, les PCMC capturent, apprêtent et présentent l'antigène à des lymphocytes T CD4+ activés, mais restent incapables d'activer leurs homologues naïfs. Durant ce phénomène, une véritable synapse immunologique est mise en place où le lymphocyte TH polarise son TCR et toute sa machinerie sécrétoire vers l'aire de contact intercellulaire. En retour, le mastocyte s'active et baisse significativement le seuil d'activation des récepteurs FcRI en réponse à une stimulation par des IgE. Ces résultats indiquent que les mastocytes peuvent établir une coopération spécifique avec des les lymphocytes TH.

Dans une seconde étude, nous avons déterminé les conséquences fonctionnelles d'une telle coopération sur la biologie des lymphocytes TH humains. In vitro les mastocytes humains forment des synapses immunologiques fonctionnelles avec des lymphocytes T CD4+ activés. Ces interactions productives favorisent la génération de lymphocytes TH produisant de grandes quantités d'IL-22 (à la fois de purs TH22 et des TH produisant simultanément de l'IL-22 et de l'IFN-) à partir d'un pool de lymphocytes TH mémoires. Cette différenciation vers un tel profil de TH est dépendante de l'action de deux cytokines que sont l'IL-6 et le TNF-. L'analyse microscopique détaillée d'échantillons de peaux psoriasiques révèle un enrichissement en lymphocytes TH produisant simultanément de l'IL-22 et de l'IFN-, lors qu'ils sont au contact des mastocytes.
Ces résultats indiquent que les mastocytes peuvent être de véritables partenaires fonctionnels pour les lymphocytes TH au sein des tissus, leur fournissant des signaux d'activation et les orientant vers la production d'une cytokine supplémentaire l'IL-22.

Mast cells have been classically associated to allergic disorders, however several studies describe their involvement in the inflammatory response. Mast cells are often observed in tissues in close apposition with CD4 T cells (TH). The aim of my thesis is to better characterize the nature of mast cell/TH interaction and in particular the mast cell capacity to act as antigen presenting cell and the consequences for the TH cell response.

We first addressed this question using mouse primary mast cell lines derived from peritoneal progenitors (PCMC) used as antigen presenting cell to activate cognate OTii T cells with OVA peptide . Our results show that in vitro treatment of PCMC with IFN-and IL-4 induced surface expression of mature MHC class II and costimulatory molecules. When IFN- primed PCMC were used as antigen presenting cells for Helper T (TH) cells, they induced activation of effector T cells but not of their naive counterparts. Confocal laser scanning microscopy showed that TH cells formed immunological synapses and polarized their secretory machinery towards antigen-loaded PCMC. Finally, upon cognate interaction with TH cells, mast cells lowered their threshold of activation via FcRI. These results show that mast cells can specifically cooperate with class II restricted TH cells.

In a second part, we investigated the functional impact of mast cell antigen presentation on human T cell-mediated responses. In vitro, human mast cells form productive immunological synapses with antigen-experienced TH cells. These interactions promote the generation of interleukin 22 (IL-22) producing TH cells (either pure TH22 or IL-22 plus IFN--producing TH cells) from the circulating CD4+ memory T cell pool via a tumor necrosis factor (TNF-- and IL-6-dependent mechanism. Three-color immunohistochemistry and confocal laser scanning microscopy reveal a rich infiltrate of IL-22+ TH cells in psoriatic skin biopsies. Most of the IL-22+ TH cells are found in contact with mast cells and co-express IFN-, suggesting that IFN-+IL-22+ TH cells are generated in vivo upon interaction with mast cells.
Our results reveal a novel functional trait of mast cells by showing that they can shape the inflammatory potential of human TH lymphocytes in tissues, by providing activating signals and skewing the TH cell response toward the production of IL-22.