Molecular mechanisms of cytokine-induced modulation of CD8+ T cell antigen receptor signaling
Other titre : Mécanismes moléculaires de la signalisation des récepteurs antigéniques des cellules T CD8+ induite par les cytokines
Publication date
2021Author(s)
Quenum, Akouavi Julite Irmine
Subject
AutoimmunityAbstract
Abstract : Background: CD8+ T lymphocytes play a key role in killing pathogen infected cells and can also
affect normal cells in the case of autoimmunity. CD8+ T cells display the ability to get activated in
an antigen independent manner following stimulation with synergistic combination of homeostatic
(IL-7, IL-15) and inflammatory (IL-6, IL-21) cytokines. Such cytokine-primed cells demonstrate
increased proliferation and responsiveness to peptide concentrations that are normally insufficient to
activate naïve cells. However, the underlying mechanisms involved in the reduced T cell receptor
(TCR) signaling threshold in cytokine-primed cells remain unclear. The purpose of this study is to
gain insight into the molecular mechanisms of ‘cytokine priming’ of naïve CD8+ T lymphocytes.
Diverse mechanisms so far proposed are inadequate to explain the increased antigen sensitivity of
cytokine-primed cells. Our working hypothesis is that cytokine priming elicits a poised state by
increasing the accessibility of at least a subset of genes activated during TCR stimulation.
Methods: Murine naïve CD8+ T lymphocytes from two different TCR transgenic mice (Pmel-1 and
P14) were first verified for the previously reported ‘cytokine priming’ effect by evaluating
subsequent responsive to cognate antigen. Secondly, naïve Pmel-1 transgenic T cells were stimulated
with IL-15 and IL-21 and chromatin accessibility was analysed by using the assay for transposaseaccessibility chromatin sequencing (ATACseq). Thirdly, the expression level of the most altered
genes by ATACseq were verified by RT-qPCR in cytokine primed (CytP) cells, antigen stimulated
(AgS) cells and cytokine primed -antigen stimulated cells (CytP_AgS).
Results: Stimulation with antigenic peptide resulted in thousands of opening and closing peaks
(accessible and non-accessible chromatin regions), whereas cytokine-primed cells (CytP) showed
only a few hundred opening or closing peaks. Nonetheless, a significant fraction of the opening (33%)
and closing (63%) peaks of CytP cells overlapped with those generated by AgS cells that included
many genes implicated in T cell signaling, activation, effector cell functions and regulation. Our RTqPCR results confirmed the expression of select set of these genes and suggest that cytokine primedinduced changes in gene modulation can boost T cell activation, effector functions and prevent
exhaustion without completely losing regulatory controls.
Conclusions: Our findings indicate that ‘cytokine priming’ of naïve CD8+ T cells induces significant
changes in gene expression programs involved in TCR signaling that are also modulated in a similar
manner in antigen stimulated cells. Further studies are needed to determine how these gene
expression programs are further modified in the presence of an antigen at the DNA level. Contexte : Les lymphocytes T CD8+ jouent un rôle clé dans la destruction des cellules infectées par
des agents pathogènes et peuvent également affecter les cellules normales en cas d'auto-immunité.
Les cellules T CD8+ sont capables de s'activer indépendamment de l'antigène après avoir été
stimulées par une combinaison synergique de cytokines homéostatiques (IL-7, IL-15) et
inflammatoires (IL-6, IL-21). Ces cellules amorcées par des cytokines présentent une prolifération et
une réactivité accrues à des concentrations de peptides qui sont normalement insuffisantes pour
activer les cellules naïves. Cependant, les mécanismes sous-jacents impliqués dans la réduction du
seuil de signalisation du récepteur des cellules T (TCR) dans les cellules amorcées par les cytokines
ne sont pas clairs. L'objectif de cette étude est de mieux comprendre les mécanismes moléculaires de
l'amorçage des lymphocytes T CD8+ naïfs par les cytokines. Les divers mécanismes proposés jusqu'à
présent ne permettent pas d'expliquer la sensibilité accrue des cellules amorcées par les cytokines aux
antigènes. Notre hypothèse est que l'amorçage par les cytokines provoque un état ‘d'advertance’ en
augmentant l'accessibilité d'au moins un sous-ensemble de gènes activés pendant la stimulation du
TCR.
Méthodes : Les lymphocytes T CD8+ naïfs de souris provenant de deux souris transgéniques TCR
différentes (Pmel-1 et P14) ont d'abord été vérifiés pour l'effet d'amorçage de cytokine précédemment
rapporté en évaluant la réponse ultérieure à l'antigène apparenté. Deuxièmement, les cellules T naïves
transgéniques Pmel-1 ont été stimulées avec IL-15 et IL-21 et l'accessibilité de la chromatine a été
analysée en utilisant le test de séquençage de la chromatine par accès aux transposases (ATACseq).
Troisièmement, le niveau d'expression des gènes les plus altérés par ATACseq a été vérifié par RTqPCR dans des cellules amorcées par des cytokines (CytP), des cellules stimulées par des antigènes
(AgS) et des cellules amorcées par des cytokines - stimulées par des antigènes (CytP_AgS).
Résultats : La stimulation par un peptide antigénique a donné lieu à des milliers de pics d'ouverture
et de fermeture (régions chromatiniennes accessibles et non accessibles), alors que les cellules
amorcées par des cytokines (CytP) ne présentaient que quelques centaines de pics d'ouverture ou de
fermeture. Néanmoins, une fraction significative des pics d'ouverture (33%) et de fermeture (63%)
des cellules CytP se chevauchait avec ceux générés par les cellules AgS qui comprenaient de
nombreux gènes impliqués dans la signalisation, l'activation, les fonctions des cellules effectrices et
la régulation des cellules T. Nos résultats de RT-qPCR ont confirmé l'expression d'un ensemble
sélectionné de ces gènes, et suggèrent que les changements induits par les cytokines dans la
modulation des gènes peuvent stimuler l'activation des cellules T, les fonctions effectrices et prévenir
l'épuisement sans perdre complètement les contrôles régulatoires. Conclusions : Nos résultats indiquent que l'amorçage par les cytokines des cellules T CD8+ naïfs
induits des changements significatifs dans les programmes d'expression génétique impliqués dans la
signalisation du TCR, qui sont également modulés de manière similaire dans les cellules stimulées
par les antigènes. D'autres études sont nécessaires pour déterminer comment ces programmes
d'expression génétique sont encore modifiés en présence d'un antigène au niveau de l'ADN.
Collection
- Moissonnage BAC [4756]
- Médecine et sciences de la santé – Mémoires [1822]