Régulation de la diversité, l’avidité et la promiscuité de la réponse T CD4+ via l’inhibition préférentielle de la prolifération des cellules ayant rencontrées l’antigène

Les mécanismes de régulation de la prolifération des lymphocytes T CD4, après activation par l’antigène, restent encore mal connus. Tandis qu'une brève stimulation par des CPA (cellules présentatrices d'antigène) suffit à déclencher une prolifération extensive (>7 divisions) des lymphocytes T CD8 (souvent décrite comme un mode « autopilote »), les cellules T CD4 nécessitent des contacts répétés avec l'antigène pour continuer à proliférer (environ un nouveau contact avec une CPA toutes les 1 à 2 divisions pour maintenir leur prolifération). Contrairement aux lymphocytes T CD8, le répertoire des cellules T CD4 est rarement oligoclonal, suggérant que des mécanismes de régulation permettraient de limiter la contraction du répertoire TCR.Nous avons précédemment montré que les cellules T activées capturaient des complexes MHC:peptides à la surface des CPA, les présentaient à leur surface et ainsi établissaient des interactions T-T avec des cellules de même spécificité. Ces interactions entraînent une inhibition de la prolifération des lymphocytes T CD4 ayant déjà rencontré l’antigène, tandis que les cellules T CD4 naïves ne sont pas sensibles à cette inhibition et sont normalement recrutées dans la réponse (1). Nous avons récemment montré que les signaux accumulés par les lymphocytes T CD4 activés, en particulier l’IFN-γ et l’IL-2, induisent l’activation de SOCS1 conduisant à l’inhibition spécifique de la prolifération de ces cellules (2). Nous faisions l’hypothèse que les signaux cytokiniques intégrés lors des interactions T-T spécifiques du même antigène conduisent à une expression élevée de SOCS1 et donc à l’inhibition.En utilisant l'inactivation de Socs1 comme outil pour abroger les conséquences des interactions T-T, nous avons examiné la diversité et les caractéristiques du répertoire des TCR lors d’une réponse immunitaire secondaire. Pour cela, nous avons étudié la réponse polyclonale chez la souris au cours d’une réponse secondaire contre l’antigène mâle Dby restreint par l’haplotype I-Ab. L’analyse combinée scRNA/TCR-seq des lymphocytes T CD4 spécifiques de l’antigène I-Ab:Dby, au pic de la réponse secondaire, a mis en évidence une expansion oligoclonale d’un clone dominant chez les cellules SOCS1 KO comparées aux cellules WT. Nous avons ré-exprimé, dans une lignée cellulaire rapportrice, une centaine de TCR provenant de notre jeu de données et correspondant aux clones les plus expandus des souris WT et KO et avons évaluer leur avidité fonctionnelle pour le peptide Dby et leur promiscuité vis-à-vis d’une librairie de mutants de Dby présentant une seule substitution d’acide aminé à différentes positions. Nos résultats des tests d’avidité démontrent une absence de corrélation entre le rang du clone (fréquence clonale) et l’avidité pour l'antigène chez les souris WT, ce qui implique que des clones de forte avidité peuvent se trouver à n’importe quel rang du répertoire. En revanche, en l’absence d’expression de SOCS1, le répertoire est largement dominé par des clones de forte avidité.Enfin, nos résultats de test de promiscuité des TCR WT/KO vis-à-vis de mutants de Dby indiquent que la bonne couverture du répertoire vis-à-vis des mutations du peptide nominal Dby dépend essentiellement du nombre de clones uniques qui composent le répertoire des TCR. En effet, la présence de clones de forte avidité et avec un haut potentiel de réactivité croisée dans le répertoire des cellules KO ne permet pas de compenser la couverture offerte par le répertoire diversifié observé chez les animaux WT.En résumé, ce travail tente d’expliquer pourquoi le répertoire des cellules T CD4 ne devient pas oligoclonal après des immunisations répétées, contrairement à celui des cellules T CD8. Les interactions T-T antigène spécifique limitent l’expansion des clones de haute avidité et augmentent la diversité du répertoire TCR et offrant ainsi une meilleure protection vis-à-vis de la dérive antigénique au cours des infections successives.