The role of Lymphocyte Activation Gene 3 (LAG-3)-expressing CD4 T cells in chronic infection / Le rôle des lymphocytes T CD4 exprimant le Gène d’Activation Lymphocytaire 3 (LAG-3) dans l’infection chronique

Swaminathan, Sharada (2024). The role of Lymphocyte Activation Gene 3 (LAG-3)-expressing CD4 T cells in chronic infection / Le rôle des lymphocytes T CD4 exprimant le Gène d’Activation Lymphocytaire 3 (LAG-3) dans l’infection chronique Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en en immunologie et virologie, 165 p.

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Résumé

Le maintien des lymphocytes T CD4 est essentiel pour une réponse efficace de l’hôte aux infections. La leishmaniose viscérale (LV) est l'une de ces infections parasitaires chroniques potentiellement mortelles. Elle est causée par les parasites protozoaires Leishmania donovani et/ou L. infantum/chagasi. Dans la LV, les cytokines interféron-γ (IFNγ) et tumor necrosis factor (TNF) produites par les cellules T CD8 et CD4 (cellules T auxiliaire (helper) de type 1 ou Th1) sont nécessaires pour déclencher la capacité leishmanicide des macrophages. Cependant, plusieurs mécanismes inhibent la réponse des lymphocytes T CD4 en LV. Le gènes d’activation des lymphocytes 3 (LAG-3) est un récepteur inhibiteur régulé positivement après l’activation des lymphocytes T. Nos expériences préliminaires ont démontré que la fréquence et le nombre de lymphocytes T CD4 exprimant LAG-3 augmentent chez les souris infectées par L. donovani, incluant lors de la phase chronique de l'infection, lorsqu'il y a une mort excessive des lymphocytes T CD4 due à la détection des dommages. Dans ce travail, nous avons décidé d’examiner les sous-ensembles de lymphocytes T CD4 LAG-3+ dans la LV, à la recherche de mécanismes qui soutiennent les réponses des lymphocytes T CD4 effecteurs.

Premièrement, nous avons identifié un sous-ensemble de lymphocytes T CD4 LAG-3+ dans la rate des souris infectées par L. donovani qui coexpriment CXCR5, le récepteur de chimiokine associé à la migration des cellules folliculaires T helper (Tfh) vers les follicules de cellules B. La comparaison du profil transcriptomique des cellules LAG-3+CXCR5+PD-1lo/int par rapport aux cellules Tfh a révélé que cette population cellulaire possède environ 5000 gènes exprimés de manière différentielle par rapport aux cellules Tfh. De plus, le profil moléculaire et phénotypique des cellules LAG-3+CXCR5+PD-1lo/int semblait similaire à celui d’une population de cellules T CXCR5+ CD8 de type progéniteur récemment décrite. Ces cellules T CXCR5+ CD8 ont le potentiel de s'auto-renouveler et se différencient en lymphocytes T CD8 effecteurs au cours d'une infection chronique, agissant ainsi comme des cellules de type progénitrices qui reconstituent le compartiment décroissant des lymphocytes T CD8. Par la suite, nous avons évalué si les cellules LAG-3+CXCR5+PD-1lo/int sont les analogues CD4 des cellules T CD8 de type progéniteur CXCR5+. Fait intéressant, nous avons observé que ces cellules expriment les gènes d’auto-renouvellement fortement associés aux cellules souches hématopoïétiques. De plus, lors du transfert adoptif chez des souris naïves, suivi d'une infection par L. donovani, ces cellules ont pu se différencier en différents types de cellules effectrices telles que les productrices d'IFNγ-, de TNF-, de Granzyme-B ainsi que les cellules régulatrices de type 1 (Tr1). En outre, ces cellules étaient également présentes dans d’autres modèles d’infection chronique. Nous avons également démontré que ces cellules nécessitent en partie le facteur de transcription BCL-6 pour leur maintien.

En résumé, nous décrivons une population de lymphocytes T CD4 exprimant LAG-3 et CXCR5, qui, selon nous, supporte le poids de la différenciation en lymphocytes T CD4 effecteurs au cours des stades chroniques de l'infection.

An effective host response to chronic infections requires maintenance of CD4 T cells. One such potentially fatal chronic parasitic infection is visceral leishmaniasis (VL). It is caused by the protozoan parasites Leishmania donovani and/or L. infantum/chagasi. In VL, the cytokines interferon-γ (IFNγ)- and tumor necrosis factor (TNF) produced by CD8 and CD4 T cells (T helper type 1 or Th1 cells) are required to trigger the leishmanicidal capacity in macrophages. However, several mechanisms inhibit CD4 T cell responses in VL.

Lymphocyte activation gene 3 (LAG-3), is an inhibitory receptor upregulated following T cell activation. Our preliminary experiments showed that the frequency and number of LAG-3-expressing CD4 T cells increases in L. donovani infected mice, even during the chronic phase of the infection, when there is excessive CD4 T cell death due to damage-sensing. In this work, we decided to examine the LAG-3+ CD4 T cell subsets in VL, in search of mechanisms that sustain the effector CD4 T cell responses.

Firstly, we identified a subset of LAG-3+ splenic CD4 T cells in L. donovani-infected mice that coexpress CXCR5, the chemokine receptor associated with migration of T follicular helper cells (Tfh) to B cell follicles. Transcriptomic profile comparison of the LAG-3+CXCR5+PD-1lo/int cells versus Tfh cells revealed that this cell population has ~5000 differentially expressed genes compared to Tfh cells.

Moreover, the molecular and phenotypic profile of LAG-3+CXCR5+PD-1lo/int cells seemed similar to a recently described progenitor-like CXCR5+ CD8 T cell population. These CXCR5+ CD8 T cells have the potential to self-renew, and differentiate into effector CD8 T cell populations, during chronic infection, thereby acting as progenitor-like cells that replenish the diminishing CD8 T cell compartment. Therefore, we evaluated if the LAG-3+CXCR5+PD-1lo/int cells are the CD4-analogs of the CXCR5+ progenitor-like CD8 T cells. Interestingly, we observed that these cells highly express self-renewal genes associated with hematopoietic stem cells. Moreover, upon adoptive transfer into naïve recipients followed by challenge with L. donovani, these cells were able to differentiate into different types of effector cells such as IFNγ-,TNF-, Granzyme-B-producers as well as Type 1 regulatory (Tr1) cells. Furthermore, these cells were also present in other models of chronic infection. We also demonstrated that these cells partially require the transcription factor BCL-6 for their maintenance.

In summary, we describe a population of CD4 T cells expressing LAG-3 and CXCR5, which we propose is bearing the weight of differentiation into CD4 T cell effectors during chronic stages of infection.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Stager, Simona
Mots-clés libres:	lymphocytes T CD4; infections chroniques; LAG-3; CXCR5; PD-1; cellules de type progénitrices; différenciation; leishmaniose viscérale; CD4 T cell; chronic infection; progenitor-like; visceral leishmaniasis
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	06 nov. 2024 21:11
Dernière modification:	06 nov. 2024 21:11
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/16151

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