Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Immunologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

lymphocyte T,integrins,souris,poumon,mémoire,

Keywords

T lymphocyte,lung,memory,integrins,mouse,

Titre de thèse

Effet de la toxine pertussique sur les fonctions de cellule T
The impact of Pertussis toxin on T cell functions

Date

Friday 15 February 2019

Adresse

Faculté des Sciences Aix Marseille Université 163 Avenue de Luminy Case 901, 13288, Marseille ciml conference room

Jury

Directeur de these M. Jean-pierre GORVEL UMR7280
CoDirecteur de these M. Cyrille MIONNET UMR7333
Examinateur M. HoYoung KANG Pusan National university, Department of Microbiology, college of Natural sciences
Rapporteur M. Bruno LUCAS Institut Cochin - RÉGULATION DES FONCTIONS EFFECTRICES DES LYMPHOCYTES T : DE LA RECHERCHE FONDAMENTALE AU CANCER
Rapporteur M. Jérome DELON Institut Cochin - ORGANIGRAMME DE L'ÉQUIPE : DYNAMIQUE DES INTERACTIONS LYMPHOCYTAIRES T
Examinateur Mme Julie TOUBIANA AP-HP
Examinateur M. Philippe NAQUET UMR7280

Résumé de la thèse

La toxine pertussique (PTX) est une exotoxine produite uniquement par Bordetella pertussis, un pathogène des voies respiratoires humaines responsable de la coqueluche. Les effets de la toxine au cours d'une infection bactérienne sont bien connus, et sont pour la plupart liés à son activité ADP-ribosyltransférase qui cible les récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs). Or, la PTX est un antigène majeur permettant d’établir une réponse immunitaire contre B. pertussis ce qui en fait donc un composant principal de tous les vaccins anti-coqueluche actuels. De nombreux travaux sur la PTX concernent ses mécanismes moléculaires et son rôle durant la phase d'infection. Mais, il y a un manque d'information sur le rôle immunogène de la PTX et la manière dont elle affecte l'immunité adaptative de l'hôte. En utilisant un modèle d'infection intranasale par B. pertussis, nous avons constaté que la génération de lymphocytes T CD4 mémoires résidant dans les poumons (Trm) dépendait de l'exposition à la PTX. Les Trm sont un groupe de cellules T mémoires récemment défini qui occupe les tissus sans recirculation. Ils fournissent une première ligne de défense contre la réinfection et accélèrent l’élimination des agents pathogènes. La protection des CD4 Trm contre l'infection à B. pertussis a été confirmée par des expériences de transfert adoptif. En outre, nous avons étudié les caractéristiques des CD4 Trm, leur localisation dans le tissu, le rôle de CD103 en comparant la prolifération, la production de cytokines, et d'autres marqueurs de surface. En étudiant l’évolution du répertoire d'intégrines, des sous-populations de cellules T, au cours de l’infection par B. pertussis, nous avons ainsi pu identifier un nouveau marqueur des CD4 Trm, l’intégrine αV (CD51). La toxine pertussique est couramment utilisée pour inhiber la réponse aux chimiokines, dans l'étude de la migration des cellules T. Etant donné que la plupart des récepteurs aux chimiokines sont des GPCRs, la mobilité de nombreuses cellules immunitaires, y compris les cellules T, est facilement affectée par la PTX. La migration des cellules T est un phénomène sophistiqué régulé spatio-temporellement, qui peut être divisé en 4 phases l’adhésion, la polarisation, la migration en surface et la transmigration. La régulation de ces 4 phases fait intervenir plusieurs types de molécules comme les intégrines. En utilisant divers outils biophysiques, nous avons tenté de mesurer l'impact de la PTX sur les propriétés migratoires des lymphocytes T. Nos résultats démontrent que la toxine pertussique n’affecte pas les étapes de la migration dépendantes des intégrines lorsque les cellules T sont activées. Ce travail s’intéresse à l'impact de la toxine pertussique sur la biologie des cellules T en étudiant: 1) in vivo, son rôle dans la réponse immunitaire adaptative dans un modèle animal d'infection; et 2) in vitro son impact sur la migration des lymphocytes T.

Thesis resume

Pertussis toxin (PTX) is an exotoxin uniquely produced from Bordetella pertussis, a human respiratory tract pathogen causing pertussis disease, also known as whooping cough. The toxin is well studied and its virulence effects during bacterial infection are well known. Most of these effects are ultimately due to ADP-ribosyltransferase activity of the molecule that targets G-protein coupled receptors (GPCR). On the other hand, PTX is an important antigen that provides protection against pertussis disease and a major component of all current pertussis vaccines. There is a lot of literature on PTX about its molecular mechanisms and its role during infection phase. Instead, lack of information on how PTX contributes host’s adaptive immunity impedes the understanding of the immunogenic role of PTX. With intranasal infection model of B. pertussis, we found that the generation of CD4 lung-resident memory T cells (Trm) were depending on PTX exposure. Trm is a recently-defined memory T cell group that occupies tissues without recirculating. It provides a first defense line against reinfection and accelerates pathogen clearance. The protection of CD4 Trm against B. pertussis infection was confirmed with the Trm adoptive transfer experiment. Further, we investigated the characteristics of Trm, where it places in the tissue, what is the role of CD103 by comparing proliferation, producing cytokines, and other surface markers. By longitudinal kinetic study on integrin expression of T cell subsets upon B. pertussis infection, we could find a new Trm marker, CD51 (integrin αV). For T cell migration study, PTX is commonly used to inhibit chemokine response. Because most of chemokine receptors are GPCR, the motility of many immune cells including T cells is easily affected by PTX. T cell migration is a sophisticate phenomenon space-temporally regulated. By using diverse biophysical tools, we attempted to measure the impact of PTX on T cell migratory properties. Here, we divided the properties according to sequential events of migration, for example, adhesion, polarization, transmigration or surface migration. Most importantly, we wanted to understand how integrin-mediated migratory activities and chemokine receptor-induced activities are regulating T cell migration. The results demonstrate that, once T cells are activated and become effector, PTX cannot influence on integrin-dependent migratory behavior of these cells. This thesis reports the impact of PTX on T cells in two parts: 1) Role of PTX in adaptive immune response by in vivo infection system; and 2) Influence of PTX on T cell motility by in vitro assays.