Les cellules T à restriction CD1 au carrefour de l’immunité innée et adaptative

Abstract

Les cellules T spécifiques des lipides comprennent un groupe de cellules T qui reconnaissent les lipides liés aux molécules CD1 de type CMH de classe I. Il existe quatre isoformes de CD1 qui sont exprimées à la surface des cellules présentatrices d’antigènes et donc capables de présenter des antigènes lipidiques : CD1a, CD1b, CD1c et CD1d. Chacune de ces isoformes présente des caractéristiques structurelles et des localisations cellulaires distinctes, ce qui favorise la liaison à un large éventail de types de lipides différents. Les antigènes lipidiques proviennent soit de tissus propres, soit de sources étrangères, comme les bactéries, les champignons ou les plantes, et leur reconnaissance par les cellules T restreintes par CD1 a des implications importantes dans l’infection, mais aussi dans le cancer et l’auto-immunité. Dans cette revue, nous décrivons les caractéristiques des molécules CD1 et des cellules T spécifiques des lipides restreintes par CD1, en soulignant les caractéristiques de type inné et de type adaptatif des différents sous-types de cellules T restreintes par CD1.

1. Introduction

Les cellules T à restriction CD1 reconnaissent les antigènes lipidiques liés aux molécules CD1 de type CMH classe I. Le premier article décrivant les cellules T restreintes par le CD1 a été publié en 1989, mais la nature de l’antigène présenté n’a pas été identifiée . L’émergence des lipides comme antigènes des cellules T présentés par les molécules CD1 n’a été établie que 5 ans plus tard par la découverte des propriétés antigéniques de l’acide mycolique . Aujourd’hui, on sait qu’une variété de lipides, d’origine propre ou non, se lient aux molécules CD1 et participent au développement et à l’activation des cellules T spécifiques des lipides.

Les cellules T restreintes par les CD1 comprennent des sous-types spécialisés qui participent à des réponses immunitaires présentant des caractéristiques de type inné et de type adaptatif. La pertinence de ces cellules a été décrite dans le contexte de l’infection et de la réponse immunitaire contre les tumeurs. Par conséquent, il est devenu essentiel de comprendre les propriétés des molécules CD1, le mécanisme de présentation de l’antigène lipidique médié par CD1, et la biologie des cellules T restreintes par CD1, afin de développer de nouvelles stratégies pour contrôler l’infection et le cancer.

2. Molécules CD1

Les molécules CD1 humaines sont codées par 5 gènes différents localisés sur le chromosome 1. Ces gènes codent pour 5 isoformes CD1 différentes : CD1a-CD1e. Les molécules CD1 fonctionnelles sont des hétérodimères composés par l’association de CD1 avec la β2-microglobuline. Sur la base de l’homologie de séquence, les isoformes de CD1 peuvent être classées en trois groupes. Le groupe I est composé des isoformes CD1a, CD1b et CD1c, le groupe II de CD1d et le groupe III de CD1e.

2.1. Expression

Les molécules CD1 du groupe I sont presque uniquement exprimées sur les thymocytes et les cellules dendritiques (CD) et sont présentes chez l’homme mais pas chez la souris ou le rat. CD1a est également exprimé sur les cellules de Langerhans et CD1c dans un sous-ensemble de cellules B . CD1d a un large profil d’expression et est présent dans les cellules dérivées hématopoïétiques et non hématopoïétiques. CD1d est fortement exprimé dans les thymocytes corticaux, mais il est régulé à la baisse dans les thymocytes médullaires. Dans le sang périphérique, les cellules B, les monocytes, les DC et les cellules T activées expriment CD1d. CD1d est également exprimé dans l’intestin, le foie, l’épithélium du canal biliaire, le pancréas, le rein, l’endomètre, le testicule, l’épididyme, la conjonctive, le sein et la peau. Dans l’intestin humain, les cellules épithéliales intestinales expriment et présentent des antigènes par CD1d . Plus récemment, on a découvert que les adipocytes exprimaient également CD1d et un rôle dans la présentation des antigènes lipidiques a été suggéré. Le CD1e est exprimé sur les CD mais ne fonctionne pas comme une molécule présentatrice d’antigènes, car il n’est pas présent au niveau de la membrane plasmique. Cette molécule fonctionne comme une protéine de transfert de lipides (LTP) .

2.2. Caractéristiques structurelles

Le CD1 partage de nombreuses caractéristiques structurelles avec les molécules du CMH de classe I. Toutes les isoformes de CD1 sont composées d’une chaîne lourde qui contient trois domaines extracellulaires (α1, α2 et α3), un domaine transmembranaire et une queue intracellulaire. Les domaines extracellulaires α1 et α2 sont composés de deux α-hélices antiparallèles au sommet de 6 β-brins. Ils sont soutenus par le domaine α3 qui interagit avec la β2-microglobuline (la chaîne légère) créant ainsi un hétérodimère . La différence frappante entre les molécules CD1 et CMH de classe I repose sur les poches de liaison à l’antigène. Contrairement au CMH de classe I, les poches du CD1 sont garnies de résidus hydrophobes qui interagissent avec la partie hydrophobe des lipides tout en laissant les parties polaires exposées pour la reconnaissance du TCR. La taille, la forme et le nombre des poches varient entre les isoformes de CD1, permettant l’accommodation de lipides avec une longueur de chaîne d’acides gras variable (Figure 1) .

Figure 1

Représentation schématique des poches de liaison des différentes molécules CD1 (vue en coupe). La zone en pointillé de couleur claire dans CD1a représente la terminaison de la poche A′. β2M : β2-microglobuline.

Similairement au CMH de classe I, les molécules CD1 possèdent deux poches profondes : A′ et F′. CD1b possède deux poches supplémentaires, C′ et T′ qui permettent la liaison de lipides avec des chaînes hydrophobes plus grandes . CD1a possède le plus petit sillon de liaison et, contrairement à ce qui est observé dans les autres isoformes de CD1, sa poche A′ n’est pas directement reliée aux autres poches, mais elle se termine brusquement au fond du sillon de liaison, fonctionnant comme une  » règle moléculaire  » qui empêche la liaison de longues chaînes hydrophobes (Figure 1) . La poche F′ est plus permissive et permet la liaison de lipopeptides . CD1a a également une conformation semi-ouverte qui facilite le chargement des lipides à pH neutre et sans l’action du LTP . CD1b possède le plus grand site de liaison, composé de quatre poches, dont trois sont interconnectées pour former un grand super canal A′T′F′. Cette caractéristique confère à CD1b la capacité unique de lier les lipides mycolyl à longue chaîne . Le pH acide des lysosomes permet la relaxation de CD1b, ce qui améliore la liaison des lipides . De même que CD1a, CD1c possède une poche F′ qui est permissive à la liaison des lipopeptides et s’associe généralement avec des antigènes qui n’ont qu’une seule chaîne alkyle, ce qui suggère que la poche A′ pourrait être occupée par des lipides espaceurs qui stabilisent la structure de CD1c . CD1d a été cristallisé en complexe avec plusieurs lipides . Dans tous les glycosphingolipides contenant un squelette de céramide, la chaîne de sphingosine se lie à la poche F′ tandis que l’acide gras occupe la poche A′, exposant la tête du sucre au TCR. Malgré son incapacité à présenter des antigènes lipidiques, la structure de CD1e contient également des poches A′ et F′, bien qu’elles ne soient pas clairement séparées, créant ainsi un sillon plus large . De plus, CD1e possède un sillon exposé aux solvants. Ces deux caractéristiques réunies permettent une liaison et une libération rapides de différents types de lipides, compatibles avec la fonction de CD1e de LTP .

2.3. Synthèse et Trafic

Après traduction, les molécules CD1 initient leur processus de maturation dans le réticulum endoplasmique (RE). Dans le RE, la glycosylation permet la liaison de la calnexine, de la calréticuline et de la thiol oxydoréductase ERp57 qui favorisent un repliement et un assemblage corrects avec la β2-microglobuline . Une autre protéine du RE jouant un rôle central dans l’assemblage de la CD1 est la protéine de transfert des triglycérides microsomaux (MTP). L’absence de MTP entraîne de graves défauts dans la présentation des antigènes lipidiques par les isoformes CD1 du groupe I et du groupe II. L’analyse des molécules CD1 solubles a révélé que, lors de leur assemblage, elles sont associées à différents lipides plutôt que d’avoir des poches vides. Il a donc été suggéré que la MTP pouvait charger les lipides ER dans ces poches, stabilisant ainsi les molécules. Cependant, un autre rapport a montré que l’absence de MTP n’altère pas la biosynthèse, la maturation de la glycosylation ou l’internalisation de la membrane plasmique des molécules CD1, mais qu’elle est importante pour le recyclage du lysosome vers la surface cellulaire, ce qui suggère une autre fonction pour MTP en plus de la stabilisation des CD1 par le chargement des lipides .

Les molécules CD1 continuent leur maturation dans le réseau trans-Golgi (Figure 2). L’identification de certains lipides synthétisés par le Golgi liés à CD1 suggère qu’ils sont chargés le long de la voie sécrétoire, après la sortie du RE . Dans le réseau trans-golgi, les molécules CD1 complètent également leur processus de glycosylation avant d’être exposées à la surface cellulaire. Une fois dans la membrane plasmique, les molécules CD1 sont recyclées par la voie endosomale, où elles rencontrent des antigènes lipidiques (figure 2). L’internalisation de CD1b, CD1c et CD1d est médiée par l’interaction de la queue cytoplasmique avec le complexe protéique adaptateur (AP-) 2, qui trie les protéines cargo dans des puits recouverts de clathrine. En revanche, CD1a n’interagit pas avec AP-2 et est internalisé par des voies indépendantes de la clathrine et de la dynamine. Après l’internalisation dans les endosomes de tri, les différentes isoformes de CD1 ont des destins distincts (Figure 2). CD1a et CD1c se localisent dans le compartiment de recyclage endocytique, ce qui indique qu’ils suivent la voie de recyclage lente vers la membrane plasmique. Cependant, CD1c peut également être trouvé dans les endosomes tardifs. CD1b et CD1d de souris (mCD1d) interagissent avec AP-3, qui trie ces molécules vers les endosomes tardifs et les lysosomes. Curieusement, le CD1d humain n’interagit pas avec AP-3 et peut être trouvé dans les endosomes tardifs . Des études avec mCD1d dépourvu de la queue cytoplasmique (et donc non internalisé pour le recyclage) ont révélé la présence de molécules mCD1d dans les lysosomes, suggérant l’existence d’une voie alternative qui trie directement mCD1d vers les lysosomes . Ceci a été expliqué par l’association de mCD1d avec la chaîne invariante (Ii) et le CMH de classe II dans le RE, qui envoie directement mCD1d vers les compartiments du CMH de classe II ou les lysosomes . Par la suite, il a également été démontré que Ii s’associe à CD1a, ce qui suggère que ce phénomène pourrait s’appliquer à toutes les isoformes de CD1. Après avoir atteint les compartiments endocytiques, les molécules CD1 échangent les lipides non immunogènes acquis lors de l’assemblage avec des lipides antigéniques, avec l’aide de plusieurs LTP. Les mécanismes responsables du ciblage des molécules CD1 du lysosome vers la membrane plasmique ne sont pas bien compris, mais on sait que la localisation de ces molécules dans des radeaux lipidiques améliore la présentation de l’antigène . Récemment, il a été montré que le pH lysosomal avait une influence sur la localisation de CD1d à la membrane plasmique .

Figure 2

Le trafic cellulaire des molécules CD1. Après synthèse, les molécules CD1 s’associent à la β2-microglobuline dans le réticulum endoplasmique. Ensuite, elles circulent vers le réseau trans-Golgi, où elles sont glycosylées et suivent jusqu’à la membrane plasmique (flèches pleines). Là, les molécules CD1 sont internalisées par la voie endocytique, où la plupart des chargements ont lieu. Les différentes isoformes de CD1 se localisent dans différents compartiments endocytaires. Les molécules CD1 chargées circulent ensuite vers la membrane plasmique, où elles activent les lymphocytes T (flèches en pointillés). EE : endosome précoce ; LE : endosome tardif ; hCD1d : CD1d humain ; mCD1d : CD1d de souris.

2.4. Lipides se liant à CD1

Les antigènes lipidiques comprennent principalement des phospholipides et des sphingolipides (tableau 1). Il est intéressant de noter que les sphingolipides sont les seuls lipides présentés par toutes les isoformes de CD1, jusqu’à présent. Cependant, il a été démontré que diverses classes de lipides se lient à certaines isoformes CD1 et activent les cellules T restreintes par CD1 (tableau 1). Curieusement, certains antigènes peuvent être présentés par plus d’une isoforme CD1. L’exemple le plus frappant est le sulfatide qui a la propriété unique de se lier et d’activer les cellules T restreintes à toutes les isoformes CD1 .

Les lipides se liant à CD1 ne sont pas tous immunogènes. Un autre groupe important de lipides se liant à CD1 est celui des lipides espaceurs. Les isoformes CD1 lient généralement des lipides dont les chaînes hydrophobes correspondent à la taille du sillon de liaison, ce qui suggère une stœchiométrie 1 : 1. Cependant, on a constaté que CD1b était associé à des lipides plutôt petits qui n’occupent pas entièrement la poche de liaison. Cela a soulevé la question de savoir si CD1b était capable de lier deux lipides simultanément. L’analyse cristallographique de la structure de CD1b et l’analyse lipidomique des lipides élués de CD1b ont permis d’identifier, outre le lipide antigénique, plusieurs lipides espaceurs qui stabilisent la molécule de CD1b et qui se réarrangent lors de la liaison pour permettre la reconnaissance de l’antigène. Des preuves provenant d’études cristallographiques suggèrent également la présence de lipides espaceurs dans CD1a, CD1c et CD1d .

Parmi les lipides non immunogènes se liant à CD1, on peut également trouver des molécules ayant des propriétés inhibitrices. On a montré que le glycosphingolipide globotriaosylceramide se lie à CD1d et inhibe l’activation d’un sous-ensemble de cellules T restreintes par CD1d, les cellules T Natural Killer invariantes (iNKT) . L’inhibition est obtenue par une compétition directe entre le globotriaosylcéramide et les antigènes des cellules iNKT pour la liaison avec CD1d. Il est possible que cette caractéristique inhibitrice soit partagée par d’autres lipides de liaison CD1 qui ne sont pas reconnus par un TCR, représentant ainsi un mécanisme important pour contrôler l’activation des cellules T spécifiques des lipides.

2.5. Chargement des lipides sur les molécules CD1

Les lipides sont hydrophobes et ont donc besoin d’une assistance pour le transport, l’absorption et la transformation. Ce rôle est joué par les LTP. Dans la circulation sanguine, les lipides voyagent dans des particules lipoprotéiques de très basse densité ou de haute densité ou associées à certaines protéines monomériques . La captation des antigènes lipidiques par les cellules se fait par interaction avec des récepteurs cellulaires tels que les récepteurs des lipoprotéines de basse densité et les récepteurs scavenger. L’utilisation des récepteurs semble dépendre du type de cellule et être influencée par la structure des lipides. La structure lipidique influence également le trafic intracellulaire. Alors que les antigènes lipidiques avec de courtes chaînes alkyle insaturées se localisent dans le compartiment de recyclage endocytique, les lipides avec de longues queues saturées se déplacent vers les compartiments endocytiques tardifs. Cette différence de trafic permet la rencontre des différentes isoformes de CD1 avec leurs ligands préférés.

Dans les compartiments endocytiques, des LTP spécialisés aident la liaison des lipides à CD1. Bien que certains auto-lipides soient chargés dans CD1 pendant le repliement dans le RE, les lipides exogènes doivent être chargés à partir de membranes ou de complexes lipides-protéines, une fois internalisés. Les protéines lysosomales qui facilitent ce processus sont les saposines, la protéine activatrice GM2, la protéine Niemann-Pick C2 (NPC2) et la CD1e . Les saposines sont un groupe de 4 protéines qui naissent du clivage d’un précurseur commun : la prosaposine. Il a été démontré qu’elles jouent un rôle important dans l’élimination des lipides endogènes et exogènes et leur chargement dans la protéine CD1d de la souris et de l’homme, tant à l’état stable que pendant une infection. La saposine B améliore considérablement la présentation de l’antigène lipidique médiée par le CD1d humain, mais il a également été démontré que les saposines A et C effectuent efficacement l’échange de lipides dans les molécules mCD1d. La saposine C se lie à la fois à CD1b et à CD1c, facilitant le chargement des lipides dans ces molécules. Il est important de noter que cette fonction est limitée à l’échange de lipides, ce qui signifie que les saposines ne sont pas capables de retirer les lipides de CD1 s’ils ne peuvent pas être remplacés par un autre. La protéine activatrice GM2 est un cofacteur de la β-hexosaminidase A mais elle élimine également les lipides liés à la mCD1d, sans qu’il soit nécessaire de lier d’autres lipides . Une fonction similaire a été trouvée pour la protéine NPC2. CD1e a été décrite comme une isoforme incapable de présenter des antigènes lipidiques, en raison de son absence de la membrane plasmique. Cependant, la localisation endosomale et les similitudes dans la poche de liaison partagée par les différentes isoformes de CD1 suggéraient que CD1e se lie aux antigènes lipidiques. En 2005, le rôle de CD1e dans le traitement des antigènes lipidiques a été démontré par l’identification de CD1e comme cofacteur de l’α-mannosidase, une enzyme lysosomale qui, en présence de CD1e, dégrade les lipides mycobactériens complexes non immunogènes en formes antigéniques. De manière importante, CD1e favorise le chargement et le déchargement des lipides dans CD1d et influence également la présentation des lipides par CD1b et CD1c .

En dehors de la LTP, l’échange de lipides CD1 dans les compartiments endosomaux est également facilité par le faible pH qui induit une relaxation de la structure CD1, favorisant une liaison et une dissociation plus dynamiques des lipides .

3. Cellules T restreintes par CD1

Les cellules T restreintes par CD1 peuvent être classées comme restreintes aux molécules CD1 du groupe I ou à CD1d. Les cellules T restreintes à CD1d sont également appelées cellules T Natural Killer (NKT), car la plupart de ces cellules partagent les marqueurs de surface des cellules NK et T. Les cellules NKT sont également divisées en deux catégories : les cellules T restreintes à CD1d et les cellules T restreintes à CD1d. Les cellules NKT sont en outre divisées en deux sous-ensembles. Les cellules NKT de type I, ou cellules iNKT, sont caractérisées par l’expression d’un TCR semi-invariant (Vα24Jα18Vβ11 chez l’homme et Vα14Jα18 associé à un répertoire limité de chaînes Vβ chez la souris) et par la reconnaissance de l’antigène lipidique α-galactosylcéramide (α-GalCer) . Les cellules NKT de type II reconnaissent une variété d’antigènes lipidiques et expriment des TCR variables, bien qu’avec un biais vers certaines chaînes Vα et Vβ .

Les cellules T restreintes par CD1 du groupe I sont polyclonales et subissent probablement une expansion clonale à la périphérie, après la rencontre avec l’antigène. Il en résulte une réponse effectrice retardée, compatible avec une réponse immunitaire de type adaptatif, similaire à ce qui est observé pour les cellules T restreintes par le CMH . Les cellules iNKT diffèrent de la plupart des cellules T en raison de leurs fonctions de type inné. Après expansion et maturation dans le thymus, les cellules iNKT sont capables de répondre à des signaux innés, tels que la stimulation par des cytokines, en quelques heures. Cependant, elles répondent également à l’engagement du TCR par des antigènes spécifiques, se situant ainsi au milieu de la réponse immunitaire innée et adaptative.

3.1. Cellules T restreintes CD1 du groupe I de type adaptatif

À ce jour, il n’existe pas de méthode spécifique pour identifier toutes les cellules T restreintes CD1 du groupe I spécifiques des lipides. Cependant, les études analysant les cellules T autoréactives du groupe I CD1-restricted ont décrit une fréquence élevée de ces cellules, similaire à ce qui est observé pour les cellules T conventionnelles autoréactives . En outre, les cellules T autoréactives du groupe I CD1 sont présentes dans le sang du cordon ombilical et le sang périphérique à des fréquences similaires. Ils expriment principalement le marqueur CD45RA, mais une diminution des cellules CD45RA-positives est observée dans le sang périphérique par rapport au sang de cordon ombilical, ce qui est cohérent avec un phénotype de type adaptatif. Toujours en accord avec le phénotype de type adaptatif de ces cellules, la présence de cellules T CD1b restreintes spécifiques de Mycobacterium tuberculosis dépend d’un contact préalable avec M. tuberculosis .

Lors de l’activation, les cellules T CD1 restreintes du groupe I présentent un phénotype Th0 ou Th1, produisant de grandes quantités d’IFN-γ et de TFN-α. Elles peuvent également présenter une activité cytotoxique et induire la lyse de mycobactéries intracellulaires .

Les cellules T restreintes par le CD1a sont parmi les plus fréquentes cellules T autoréactives restreintes par le CD1 dans le sang périphérique . En outre, elles sont fréquentes dans la peau. Les cellules T CD1a de la peau s’activent au contact du CD1a exprimé par les cellules de Langerhans. Une fois activées, elles produisent de l’IFN-γ, de l’IL-2 et de l’IL-22, une cytokine dont on soupçonne le rôle dans l’immunité de la peau. Les lymphocytes T restreints au CD1a sont uniques en ce sens que leur TCR peut reconnaître directement la molécule CD1a sans reconnaissance centrale d’un antigène lipidique. Les auto-ligands pour CD1a peuvent être soit permissifs, comme la lysophosphatidylcholine qui permet l’activation des cellules T autoréactives car elle permet le contact du CD1a avec le TCR, soit non permissifs, comme la sphingomyéline qui perturbe la zone de contact TCR-CD1a et ne permet donc pas l’activation des cellules T restreintes par CD1a. Néanmoins, il a été démontré que certains clones de cellules T restreintes par CD1a reconnaissaient des antigènes dépassant de la poche CD1a, comme le sulfatide , ce qui indique que certains TCR ont besoin d’un antigène lipidique pour être reconnus.

Le nombre de cellules T autoréactives restreintes par CD1b dans le sang est très faible . Les cellules T restreintes par CD1b semblent être particulièrement importantes dans l’immunité mycobactérienne . Plus récemment, il a été démontré que les lipides de Staphylococcus aureus, Brucella melitensis et Salmonella Typhimurium activent les cellules T restreintes par CD1b. Il est intéressant de noter que ces cellules présentaient également une autoréactivité, ce qui indique que les bactéries et les cellules de mammifères partagent des antigènes CD1b.

La fréquence des cellules T autoréactives CD1c n’est pas consensuelle dans la littérature , une étude faisant état d’une fréquence très faible et une deuxième étude faisant état d’une fréquence intermédiaire entre les cellules T autoréactives CD1a très fréquentes et les cellules T autoréactives CD1b et CD1d peu fréquentes . Bien que CD1c soit largement exprimé dans les CD et les cellules B du sang périphérique, seuls le sulfatide et le mLPA ont été identifiés comme des auto-antigènes présentés par CD1c (Tableau 1). De même que ce qui a été observé pour d’autres cellules T restreintes par CD1, les lipides mycobactériens induisent des réponses cellulaires T dépendantes de CD1c (Tableau 1) .

3.2. Cellules T à restriction CD1 de type inné : cellules iNKT

Les cellules iNKT sont facilement identifiées par coloration avec des tétramères CD1d chargés d’α-GalCer ou avec des anticorps contre le TCR semi-invariant. Ce sont donc les cellules T spécifiques des lipides les plus étudiées. La fréquence des cellules iNKT varie entre la souris et l’homme. Chez la souris, les cellules iNKT sont plus fréquentes dans le foie et le tissu adipeux et sont présentes à un pourcentage plus faible dans le thymus, la rate, la moelle osseuse, le sang périphérique et les ganglions lymphatiques. Chez l’homme, les cellules iNKT sont plus fréquentes dans le tissu adipeux, suivi par le foie, et apparaissent à des pourcentages plus faibles dans la rate, le sang périphérique, les ganglions lymphatiques, la moelle osseuse et le thymus .

Une caractéristique importante des cellules iNKT est liée à leur capacité à produire rapidement de grandes quantités de cytokines lors d’une stimulation, soit par une manière dépendante ou indépendante du TCR . Ce phénotype inné des cellules iNKT est également démontré par l’expression de CD45RO chez l’homme et de CD44 chez la souris, ainsi que par le marqueur d’activation précoce CD69 . En outre, les cellules iNKT présentent une forte autoréactivité. A ce jour, les mécanismes qui permettent le contrôle de l’autoréactivité des cellules iNKT ne sont pas complètement compris. Cependant, il a été montré que certains auto-lipides sont capables d’inhiber l’activation des cellules iNKT et peuvent donc fonctionner comme des limiteurs de l’activation des cellules iNKT .

Le développement des cellules iNKT débute dans le thymus par des interactions entre des CD1d chargés d’auto-antigènes, exprimés dans les thymocytes doublement positifs (DP), et des thymocytes DP exprimant le TCR semi-invariant . Cette interaction conduit finalement à l’expression du facteur de transcription PLZF et à la maturation des cellules iNKT. Chez la souris, les cellules iNKT expriment différents types de facteurs de transcription qui les conduisent vers les sous-ensembles NKT1, NKT2 ou NKT17 (tableau 2).

Les cellules NKT1 expriment principalement l’IFN-γ, des niveaux élevés de T-bet et de faibles niveaux de GATA3. Elles sont également caractérisées par l’expression de NK1.1, l’absence d’IL-17RB et la dépendance à l’IL-15 . Au cours de la différenciation, ces cellules régulent à la baisse le PLZF .

Les cellules NKT2 produisent principalement de l’IL-4 et sont caractérisées par l’expression du facteur de transcription GATA-3 . Elles sont localisées principalement dans le poumon et sont plus fréquentes chez les souris BALB/c. Contrairement aux cellules NKT1, les cellules NKT2 sont dépendantes de l’expression de IL-17RB pour leur développement et expriment des niveaux élevés de PLZF . Chez l’homme, les propriétés fonctionnelles des cellules CD4+ iNKT sont fortement associées au phénotype NKT2 .

Le sous-ensemble NKT17 est caractérisé par la production préférentielle d’IL-17 et d’IL-22, au lieu d’IL-4 et d’IFN-γ . Ils ont été identifiés au sein des cellules NK1.1- CD4- et sont principalement présents dans les poumons, les ganglions lymphatiques et la peau . Récemment, il a été démontré qu’ils expriment le syndecan-1 . Bien que certaines cellules productrices d’IL-17 soient engagées dans cette voie dans le thymus, les cellules iNKT peuvent également acquérir cette capacité en périphérie, dans certaines conditions. Au niveau transcriptionnel, le développement des cellules NKT17 est réprimé par le ThPOK et conduit par l’expression de RORγt . La protéine E s’est également révélée importante pour piloter l’engagement des sous-ensembles. Une augmentation de l’expression de cette protéine conduit à une réduction des cellules NKT1 avec une augmentation des cellules NKT2 et NKT17 .

Jusqu’à présent, l’existence de ces sous-ensembles chez l’homme n’était pas clarifiée. Ainsi, chez l’homme, les sous-ensembles de cellules iNKT sont encore définis sur la base de l’expression des molécules de surface cellulaire (telles que CD4 et CD8) et de la production de cytokines. Contrairement à ce qui est observé chez la souris, les cellules iNKT chez l’homme peuvent exprimer uniquement CD4, uniquement CD8, ou aucune des molécules. Il est important de noter que l’expression de CD4 et CD8 définit des sous-ensembles fonctionnellement distincts. Les cellules iNKT CD4- (qui comprennent à la fois des cellules CD8+ et des cellules doublement négatives) sont caractérisées par un phénotype Th0, tandis que les cellules iNKT CD4+ ont tendance à produire de plus grandes quantités de cytokines Th2. Parmi les cellules iNKT CD4-, celles exprimant CD8 présentent un biais Th1, produisant de plus grandes quantités d’IFN-γ et presque aucune IL-4, par rapport aux cellules doublement négatives. Elles présentent également la plus forte activité cytotoxique. Un autre sous-ensemble est caractérisé par des cellules produisant de l’IL-17, qui apparaissent en réponse à des conditions pro-inflammatoires et expriment le CD161. Il est donc nécessaire d’analyser les différents sous-ensembles de cellules iNKT en pathologie, car leur impact sur la maladie peut être différent. En effet, des altérations des sous-ensembles de cellules iNKT CD4+/CD4- ont été décrites dans la maladie de Fabry, une maladie de stockage lysosomale caractérisée par une accumulation de glycosphingolipides, malgré le fait qu’un pourcentage normal de cellules iNKT totales ait été observé dans le sang périphérique des patients .

3.3. Les cellules NKT de type II : Une population mixte de cellules T de type inné et de type adaptatif

Les cellules NKT de type II sont les cellules T restreintes par CD1d les plus fréquentes chez l’homme mais représentent la minorité chez la souris . Contrairement aux cellules iNKT, les cellules NKT de type II expriment divers TCR et répondent à une variété d’antigènes lipidiques, d’origine propre ou non propre (tableau 1). Ainsi, l’identification de l’ensemble de la population des cellules NKT de type II est actuellement un défi. Initialement, la comparaison de souris déficientes en CMH (dépourvues de cellules T conventionnelles) avec des doubles knockouts CMH/CD1d a permis de décrire une population de cellules T CD4+ non réactives à l’α-GalCer qui présentaient un phénotype de mémoire effectrice et un biais vers certains TCR autoréactifs.

Plus récemment, en utilisant des souris 4get (chez lesquelles les cellules exprimant l’IL-4 sont GFP+), il a été montré que les cellules NKT de type II exprimaient constitutivement l’IL-4 . Ainsi, ces souris ont été croisées avec des souris Jα18-/-, pour obtenir un modèle dans lequel les cellules NKT de type II sont identifiées par l’expression de la GFP . Une population polyclonale qui partage certains traits de développement avec les cellules iNKT a été caractérisée. La déficience en SAP et PLZF compromet le développement des cellules iNKT mais entraîne également une diminution du pourcentage de cellules NKT de type II . Phénotypiquement, ces cellules NKT polyclonales de type II sont très similaires aux cellules iNKT. Elles se caractérisent par un état de mémoire activée, déterminé par l’expression de CD69 et CD44. En ce qui concerne l’expression des corécepteurs, elles peuvent exprimer uniquement CD4 ou ni CD4 ni CD8 . Cependant, elles sont distinctes des cellules iNKT en ce qui concerne la production de cytokines. Elles produisent moins d’IL-4 et moins d’IFN-γ, mais des niveaux similaires d’IL-13 et de GM-CSF . Bien que polyclonales, les cellules NKT de type II ont montré un biais vers l’utilisation des chaînes TCR Vβ 8.1/8.2 .

Une approche différente pour la caractérisation des cellules NKT de type II repose sur l’utilisation de tétramères CD1d chargés d’antigènes lipidiques. La coloration de PBMCs humains avec des tétramères CD1d chargés de sulfatide a révélé que la plupart des cellules NKT réagissant au sulfatide possèdent des TCRs γδ, exprimant le segment Vδ1. Un autre rapport qui a caractérisé les cellules NKT de type II spécifiques de la β-glucosylcéramide et de la β-glucosylsphingosine a montré que ces cellules pouvaient exprimer CD4 ou CD8 . De plus, ces cellules peuvent se convertir en un phénotype T folliculaire-helper lors de l’injection d’antigène et induire la production d’anticorps, la formation de centres germinaux et la différenciation des cellules B en plasmablastes, ce qui indique un rôle dans l’aide aux cellules B, comme décrit précédemment pour les cellules iNKT . Fait important, les cellules NKT de type II spécifiques de la β-glucosylcéramide et de la β-glucosylsphingosine identifiées dans cette étude exprimaient principalement CD45RA, ce qui est cohérent avec un phénotype naïf, au lieu du phénotype de mémoire effectrice précédemment décrit chez la souris .

Dans l’ensemble, ces études suggèrent que les cellules NKT de type II représentent un groupe hétérogène de cellules T restreintes par CD1d, avec des cellules qui présentent une réponse de type inné similaire aux cellules iNKT, mais aussi avec d’autres cellules, présentant des fonctions immunitaires de type adaptatif. La contribution relative des cellules de type inné et de type adaptatif pour le groupe global des cellules NKT de type II n’est toujours pas claire.

4. Remarques finales

Les cellules T CD1-restrictives spécifiques des lipides comprennent une partie importante du système immunitaire. Cependant, les études existantes jusqu’à présent n’ont pas pu caractériser complètement et inclure sans équivoque les cellules T restreintes par CD1 dans les réponses immunitaires innées ou adaptatives. Au contraire, ils se situent au carrefour de ces réponses et pourraient jouer un rôle important en faisant le lien entre les branches adaptative et innée du système immunitaire. La caractérisation complète des cellules T CD1 spécifiques des lipides est entravée par le manque de marqueurs spécifiques permettant d’identifier les différentes populations de cellules T CD1. Par conséquent, la plupart des informations disponibles sur ces cellules sont issues de l’étude de clones de cellules T individuels. Bien que précieuses, ces informations peuvent ne pas être représentatives de la dynamique in vivo. Ces dernières années, de grands progrès ont été réalisés dans ce domaine, principalement grâce au développement de tétramères CD1 chargés d’antigènes lipidiques. Grâce aux tétramères CD1, il est possible d’analyser ex vivo les cellules T CD1 spécifiques des lipides et de les caractériser phénotypiquement et fonctionnellement. Il a été démontré que les antigènes lipidiques sont présents dans les cellules cancéreuses et les agents infectieux, et par conséquent, la connaissance complète de ces cellules est importante pour développer de nouvelles stratégies contre le cancer et les maladies infectieuses.

Compromis d’intérêts

Les auteurs déclarent qu’il n’y a pas de conflit d’intérêts concernant la publication de cet article.

Remerciements

Un soutien financier a été apporté par le projet Norte-01-0145-FEDER-000012, soutenu par le programme opérationnel régional Norte Portugal (NORTE 2020), dans le cadre de l’accord de partenariat PORTUGAL 2020, par le biais du Fonds européen de développement régional (FEDER). Catia S. Pereira a été soutenue par la Fundação para a Ciência e a Tecnologia (SFRH/BD/79211/2011).