Quantitative and qualitative modulations of human T cell activation by LCK kinase and costimulation receptors

L'activation des lymphocytes T (LT) repose sur la reconnaissance d'antigènes spécifiques via l'interaction du TCR avec les complexes peptide-CMH. Elucider les mécanismes moléculaires qui régulent le niveau et la qualité d'activation des LT est primordial pour comprendre les réponses physiologiques et pathologiques médiées par les LT. Au cours de ma thèse, j'ai choisi d'aborder cette question sous les angles complémentaires de la modulation proximale de la signalisation du TCR via la kinase LCK et de la modulation de l'activation du TCR via l'engagement complémentaire des récepteurs de costimulation (CoStimR). Directement en aval du TCR, LCK est connu pour enclencher les voies de signalisation nécessaires au développement thymique et l'acquisition des fonctions effectrices des LT. L'effet d'une modulation de l'activité de LCK sur le développement et l'activation des LT humains et murins est mal connu. J'ai eu l'opportunité d'explorer l'impact moléculaire et fonctionnel d'un variant de LCK (p.F498del) identifié chez 2 enfants présentant une lymphopénie T CD8+ sévère. La modélisation in silico suggère que le variant F498del entraîne l'activation constitutive de LCK en diminuant son interaction avec la kinase CSK, qui inhibe normalement l'activité catalytique de LCK. La signalisation du TCR est augmentée dans les cellules primaires des patients, alors que l'expression des co-récepteurs CD4 et CD8 est diminuée. Malgré ces altérations moléculaires, la prolifération, l'apoptose, la production de cytokines et la cytotoxicité, évaluées in vitro dans les LT primaires, ne montrent pas d'anomalies majeures. La construction et l'analyse d'un modèle murin portant le variant F498del ont permis de mettre en évidence une anomalie de développement thymique au stade double négatif (CD4-CD8-) et une diminution du pourcentage de thymocytes simples positifs (CD4+ et CD8+). En conclusion, le variant F498del cause une lymphopénie d'origine centrale associée à une hyperactivation de la signalisation proximale du TCR, sans répercussion clinique à ce jour. Outre le TCR, les LT expriment de nombreux CoStimR qui modulent l'acquisition des fonctions effectrices et mémoires. Il n'existe pas d'étude comparative à large échelle de l'effet des CoStimR lors de la primo-activation des LT CD8 humains. J'ai comparé de manière systématique les effets co-stimulateurs des récepteurs CD28, ICOS, CD226, CD2, LFA1, CD27, OX40 ou GITR sur l'activation des LT CD8+ naïfs humains. Ces récepteurs se distinguent de par leur capacité à stimuler la prolifération et l'acquisition de molécules lytiques, deux paramètres fortement associés. Par ailleurs, ces CoStimR modulent distinctement la sécrétion d'IFNγ, de TNFα et d'IL-2 ; sans lien direct avec leur profil d'expression ou leur capacité de stimulation de la prolifération. L'analyse du protéome des LT CD8+ stimulés montre que la capacité co-stimulatrice des récepteurs sur la prolifération est corrélée aux nombres de protéines différentiellement exprimées. Néanmoins, à prolifération équivalente, chaque CoStimR module l'expression de protéines spécifiques, parfois non modifiées par l'activation du TCR. En particulier, j'ai mis en évidence l'impact de l'engagement d'ICOS sur l'induction sélective de CD103/ITGAE et sur sa propension à induire un programme de différentiation en LT résidents mémoires. Notre étude comparative permet donc de hiérarchiser les CoStimR selon leur capacité à moduler quantitativement et qualitativement la primo-stimulation des LT CD8+ humains. Ce travail met en évidence que la modulation fine d'acteurs de la signalisation des LT (LCK et CoStimR) impacte leur développement, leur sensibilité à l'activation et l'acquisition de fonctions effectrices différentes. Outre l'impact direct de l'étude pour le suivi des patients mutés pour LCK, il est envisageable que les connaissances générées puissent être mises à profit pour l'optimisation d'approches thérapeutiques ciblant les LT, en particulier les cellules CAR-T.