Soutenance de thèse de Noella LOPES

Le thymus est un organe lymphoïde primaire qui contrôle le développement et l’éducation des cellules T. Le cortex soutient la sélection positive des thymocytes tandis que la médulla constitue un compartiment essentiel pour la délétion clonale et la génération de lymphocytes T régulateurs (Tregs). En retour, les thymocytes CD4+ contrôlent le développement des cellules épithéliales thymiques médullaires (CETms). Ces échanges bidirectionnels sont appelés « crosstalk ». Les travaux de ma directrice de thèse ont montré que le crosstalk induit l’expression de la lymphotoxine ⍺ (LT⍺) dans les thymocytes CD4+ auto-réactifs qui contrôle l’organisation de la médulla. Durant ma thèse, j’ai étudié le rôle de la LT⍺ dans la : (1) régénération thymique après greffe de moelle osseuse (GMO), (2) migration des cellules présentatrices d’antigènes (Ag) dans le thymus et (3) fonction suppressive des Tregs. Le projet 1 a montré que la LT⍺ est surexprimée dans les cellules inductrices de tissus lymphoïdes (LTi) après GMO et est critique pour la régénération thymique. L’administration de RANKL induit l’expression de la LT⍺ et améliore la régénération des CETs ainsi que la thymopoïèse. Par ailleurs, bien que les cellules dendritiques (CDs) renforcent l’établissement de la tolérance des cellules T, le rôle du crosstalk dans la migration de ces cellules est inconnu. Le projet 2 a montré que la LTα limite la migration des CDs et des macrophages dans le thymus en régulant négativement l’expression des ligands de CCR2 dans les CETms pour contrôler la délétion clonale. Les données préliminaires du laboratoire ont indiqué que les Tregs expriment fortement la LTα. Le projet 3 a montré que les Tregs Lta-/- présentent une signature hyper-immunosuppressives et que le transfert de ces cellules chez la souris protège de colite, soigne des maladies inflammatoires de l’intestin, atténue le développement du cancer associé à la colite et l’auto-immunité multi-organe. De plus, les interactions avec les CDs, via l’axe LTα/LTβR, sont essentielles pour réguler négativement la fonction suppressive des Tregs. Enfin, bien que les thymocytes CD4+ contrôlent la biologie des CETms, leur impact sur ces cellules au niveau transcriptionnel reste inconnu. Le dernier projet a montré que les thymocytes CD4+ via les interactions Ag-spécifiques régulent le développement des CETms Fezf2+ et induisent l’expression de TRAs, de régulateurs transcriptionnels, de cytokines et de molécules d’adhésion. Enfin, en absence d’interactions, les cellules T sont autoréactives et induisent de l’auto-immunité, indiquant que ces interactions sont essentielles à l’induction de la tolérance centrale. Ainsi, mes travaux ont mis en évidence les rôles insoupçonnés de la LTα dans la régénération thymique et dans l’établissement de la tolérance des cellules T en régulant négativement la migration des CDs et des macrophages dans le thymus ainsi que la fonction suppressive des Tregs. Ces travaux ouvrent donc de nouvelles stratégies thérapeutiques pour régénérer le thymus et traiter des maladies inflammatoires ou de l’auto-immunité. Enfin, mes travaux ont montré que les interactions Ag-spécifiques sont critiques pour le développement et la fonction de CETms pour générer un répertoire de cellules T tolérantes au soi.

The thymus is a primary lymphoid organ that controls the development and education of T cells. The cortex supports the positive selection of thymocytes whereas the medulla constitutes an essential compartment for clonal deletion and the generation of regulatory T lymphocytes (Tregs). Reciprocally, CD4+ thymocytes control the development of medullary thymic epithelial cells (mTECs). These bi-directional interactions are referred as "crosstalk". My thesis supervisor has previously shown that this crosstalk induces the expression of lymphotoxin ⍺ (LT⍺) in autoreactive CD4+ thymocytes, which controls the medulla organization. During my thesis, I studied the role of LT⍺ in : (1) thymic regeneration after bone marrow transplantation (BMT), (2) migration of antigen (Ag) presenting cells in the thymus and (3) suppressive functions of Tregs. Project 1 has shown that LT⍺ is overexpressed in lymphoid tissue inducer cells (LTi) after BMT and is critical for thymus regeneration. RANKL administration induces LT⍺ expression and improves TEC regeneration and thymopoïesis. Furthermore, although dendritic cells (DCs) reinforce the establishment of T-cell tolerance, the role of crosstalk in the migration of these cells remained unknown. Projet 2 has demonstrated that LT⍺ limits the migration of DCs and macrophages in the thymus by negatively regulating CCR2 ligands in mTECs, which fine-tunes clonal deletion. Preliminary data from the laboratory showed that Tregs strongly express LTα. Project 3 has demonstrated that Lta-/- Tregs exhibit a highly-immunosuppressive signature and that the transfer of these cells in mice protects from colitis, cures from inflammatory bowel diseases, attenuates the development of colitis-associated cancer and multi-organ autoimmunity. Importantly, interactions with DCs, via LTα/LTβR axis, are essential to negatively regulate Treg suppressive function. Although CD4+ thymocytes control mTEC biology, their impact on these cells at the transcriptional level remained unknown. The last project has revealed that CD4+ thymocytes via Ag-specific interactions regulate the development of Fezf2+ mTECs and induce the expression of TRAs, transcriptional regulators, cytokines and adhesion molecules. Finally, in absence of Ag-specific interactions, T cells are autoreactive and induce autoimmunity, indicating that these interactions are essential for the induction of T-cell tolerance. Altogether, my works have highlighted several unsuspected roles of LTα in thymic regeneration and in the establishment of T-cell tolerance by negatively regulating the migration of DCs and macrophages into the thymus and the suppressive functions of Tregs. These studies pave the way for new therapeutic strategies to regenerate the thymus and treat inflammatory diseases or autoimmunity. Finally, my works showed that Ag-specific interactions are critical for the development and function of mTECs to generate a self-tolerant T-cell repertoire.