Identification of the activities of the antiviral innate immune sensor STING in CD4+ T lymphocytes - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

Identification of the activities of the antiviral innate immune sensor STING in CD4+ T lymphocytes

Identification des activités du capteur de l'immunité innée antivirale STING dans les lymphocytes T CD4+

Silvia Cerboni
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1178869
  • IdRef : 22412465X

Résumé

The human body is exposed to many microorganisms on a daily basis and the immune system is responsible for maintaining its integrity. Following an infection, the innate immune system initiates a rapid, non-specific response to the pathogen and initiates the adaptive immune system to specifically contain and eliminate the pathogen. All viruses and many bacteria enter the cytosol of host cells and begin to replicate. Although nucleic acids have a universal structure, self DNA is present in the nuclei and mitochondria. The accumulation of DNA in the cytosol will trigger a powerful innate antiviral response. This occurs after activation of the cGAS-STING signaling pathway which leads to the production of type I interferon and pro-inflammatory cytokines due to the activation of the transcription factors IRF-3 and NF-kB, respectively. Recent findings have shown that HIV-1 efficiently escapes infection and detection by myeloid dendritic cells (DCs) in the cytosol, whereas HIV-2 DNA is detected via the cGAS-STING pathway in DCs, inducing their maturation. Maturation of DCs by HIV-2 detection potentially induces adaptive immune responses and could contribute to antiviral control of HIV-2 infected patients. However, how immune detection of HIV-2 by DCs modulates the susceptibility of naïve CD4 T cells to HIV infection and their auxiliary effector profile is still not known. To address these questions, we developed an in-vitro model of naive CD4+ T cells co-cultured with dendritic cells previously exposed to HIV-1 or HIV-2, or other control stimuli. We showed that HIV-2 detection by dendritic cells led to the partial acquisition of resistance to infection in naive CD4+ T cells. This resistance is related to the induction of interferon-stimulated genes. We showed that the TVIH-2 profile is characterized by IFNγ production reminiscent of the type 1 (Th1) helper T cell profile. We generated the corresponding gene expression profiles by microarray. We performed an exploratory analysis on gene expression differences from the microarrays and generated a list of candidate genes as resistance factors in CD4+ T cells. Although the role of STING in innate immunity and signaling pathways has been widely described, its involvement in adaptive immunity remains unknown. In previous studies, a novel gain-of-function mutation was identified in the gene encoding STING in a non-consanguineous Caucasian family. The constitutively active mutant, STING-V155M, is permanently localized in the Golgi apparatus and activates the STING-TBK1-IRF3 pathway. Patients with this mutation have a type 1 IFN signature in their serum. Analysis of the clinical parameters of these patients shows a decrease in their memory T cells and an increase in their naive T cell fraction compared to controls. To evaluate the activity of STING in lymphocytes, we developed an in vitro model of CD4+ T cells transduced with STING WT or other STING mutants. We demonstrated that STING induces antiproliferative activity in CD4+ T cells. This activity is independent of the recruitment of TBK1, IRF3 and type I IFN action, but it activates DCs. Furthermore, this antiproliferative effect of STING on cells is dependent on its localization to the Golgi and induces errors during mitosis. In conclusion, our findings reveal the intrinsic antiproliferative activity of an innate sensor in cells belonging to the adaptive immune system. (...)
Le corps humain est quotidiennement exposé à de nombreux micro-organismes et le système immunitaire est responsable du maintien de son intégrité. Suite à une infection, le système immunitaire inné déclenche une réponse rapide, non spécifique à l’agent pathogène, et amorce le système immunitaire adaptatif qui lui permet de contenir et d’éliminer spécifiquement le pathogène. Tous les virus et de nombreuses bactéries entrent dans le cytosol des cellules hôtes et commencent à se répliquer. Bien que les acides nucléiques possèdent une structure universelle, l’ADN du soi est présent dans les noyaux et les mitochondries. L’accumulation d’ADN dans le cytosol va déclencher une puissante réponse antivirale innée. Celle-ci a lieu après l’activation de la voie de signalisation cGAS-STING qui conduit à la production de d’interféron de type I et de cytokines pro-inflammatoires dues respectivement à l’activation des facteurs de transcription IRF-3 et NF-kB. De récentes découvertes ont montré que le VIH-1 échappe efficacement à l’infection et à la détection par les cellules dendritiques myéloïdes (DCs) dans le cytosol, tandis que l’ADN du VIH-2 est détectée via la voie cGAS-STING dans les DCs, induisant leur maturation. La maturation des DCs par la détection de VIH-2 induit potentiellement des réponses immunes adaptatives et pourrait contribuer au contrôle antiviral des patients infectés par VIH-2. Toutefois, comment la détection immunitaire du VIH-2 par les DCs module la susceptibilité des lymphocytes T CD4 naïfs à l’infection par VIH et leur profil effecteur auxiliaire n’est toujours pas connus. Pour répondre à ces questions, nous avons développé un modèle in-vitro de lymphocytes T CD4+ naïfs co-cultivés avec des cellules dendritiques préalablement exposées à VIH-1 ou VIH-2, ou d’autres stimuli de contrôle. Nous avons montré que la détection de VIH-2 par les cellules dendritiques conduisait à l’acquisition partielle d’une résistance à l’infection dans les lymphocytes CD4+ naïfs. Cette résistance est liée à l’induction de gènes stimulés par l’interféron. Nous avons montré que le profil TVIH-2 est caractérisé par la production d’IFNγ rappelant le profil des lymphocytes T auxiliaires de type 1 (Th1). Nous avons généré les profils d’expression géniques correspondant par micropuces. Nous avons réalisé une analyse exploratoire sur les différences d’expression des gènes à partir des micropuces et nous avons produit une liste de gènes candidats comme facteurs de résistance dans les lymphocytes T CD4+. Bien que le rôle de STING dans l’immunité innée et les voies de signalisation ait été largement décrit, son implication dans l’immunité adaptative reste inconnue. Dans de précédentes études, une nouvelle mutation de gain de fonction a été identifiée dans le gène codant pour STING dans une famille caucasienne non-consanguine. Le mutant constitutivement actif STING-V155M, est localisé de façon permanente dans l’appareil de Golgi et active la voie STING-TBK1-IRF3. Les patients porteurs de cette mutation présentent une signature IFN de type 1 dans leur sérum. L’analyse des paramètres cliniques de ces patients montre une diminution de leurs lymphocytes T mémoires et une augmentation de leur fraction des lymphocytes T naïfs par rapport aux sujets contrôles. Pour évaluer l’activité de STING dans les lymphocytes, nous avons développé un modèle in vitro de lymphocytes T CD4+ transduits avec STING WT ou d’autres mutants de STING. Nous avons démontré que STING induit une activité antiproliférative des lymphocytes T CD4+. Cette activité est indépendante du recrutement de TBK1, IRF3 et de l’action de l’IFN de type I, mais il active les DCs. En outre, cet effet antiprolifératif des cellules par STING est dépendant de sa localisation au Golgi et induit des erreurs lors de la mitose. En conclusion, nos découvertes révèlent l’activité intrinsèque antiproliférative d’un senseur innée dans des cellules appartenant au système immunitaire adaptatif. (...)

Mots clés

Domaines

Immunologie
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

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Identifiants

  • HAL Id : tel-03829225 , version 1

Citer

Silvia Cerboni. Identification of the activities of the antiviral innate immune sensor STING in CD4+ T lymphocytes. Immunology. Université Sorbonne Paris Cité, 2016. English. ⟨NNT : 2016USPCB091⟩. ⟨tel-03829225⟩
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