Le rôle des cellules T CD8+ cytotoxiques dans des maladies neurologiques autoimmunes dévastatrices telles que l'encéphalite auto-immune (AIE) et la sclérose en plaques (SEP) n'est pas totalement compris. Dans ces deux maladies, des cellules T CD8+ sont présentes dans les lésions cérébrales et sont suspectées d'induire la mort et/ou un dysfonctionnement de certaines cellules du système nerveux central (SNC). Cependant, dans ces maladies, la démonstration formelle que.certains clonotypes T CD8+ autoréactifs reconnaissent des cellules du SNC fait défaut. L'un des principaux obstacles à l'identification de cellules T CD8+ autoréactives dans ces pathologies est l'absence d'un modèle de maladie pertinent pour l'humain.
Pour relever ce défi, nous utilisons des cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC), qui sont différenciées en cellules du SNC capables de présenter naturellement une large gamme d'antigènes cérébraux humains via le CMH de classe 1. Grâce à ces cellules, nous avons développé un système de co­ culture totalement autologue entre des cellules du SNC (neurones ou astrocytes) et des cellules sanguines périphériques dans le but d'identifier des cellules T CD8+ r actives contre le SNC chez des patients souffrant d'AIE ou de SEP.
Dans un premier temps, nous validons notre système de co-culture en démontrant que les neurones et astrocytes dérivés de hiPSC peuvent non seulement augmenter leur nombre de molécules du CMH de classe 1, mais aussi activer et expandre des cellules T CD8+ de faible fréquence en réponse à des (auto)antigènes connus.
Deuxièmement, nous utilisons ce système validé pour rechercher la présence de cellules T CD8+ neurone-réactives chez un patient atteint d'AIE et un groupe de sujets sains (HD, n=6). Chez ce patient AIE, nous identifions un clonotype neurone-réactif particulièrement expandu ex vivo, et exprimant une signature phénotypique particulière liée à la maladie (KIR3DL1 et TOX). Par séquençage ARN « single cell », nous identifions également cette signature dans un clonotype T CD8+ chez un second patient. De manière intéressante, ce clonotype est, lui aussi, neurone-réactif.
Enfin, grâce à ce système de co-culture innovant, nous avons obtenu des résultats préliminaires sur la réponse des cellules T CD8+ réactives contre des astrocytes et neurones dans une cohorte de 8 patients SEP et 6 HD. Des expériences préliminaires identifient des clonotypes T CD8+ astrocyte-réactifs chez des patients SEP. De plus, ces clonotypes astrocyte-réactifs réagissent également contre des antigènes d'EBV ou de cellules B. Une caractérisation plus approfondie de ces cellules T CD8+ autoréactives est maintenant nécessaire pour obtenir des informations sur les mécanismes de la maladie, notamment comment EBV déclenche la maladie dans la SEP.
En conclusion, nous mettons en évidence la présence de cellules T CD8+ réactives contre le SNC chez des patients souffrant d'AIE ou de SEP, ouvrant la voie à de potentielles thérapies ciblées pour améliorer le pronostic de ces maladies hautement invalidantes. Enfin, au-delà des troubles autoimmuns liés au SNC, nous pensons que notre système de co-culture a un potentiel immense dans l'identification de cellules immunitaires autoréactives dans de nombreuses autres maladies autoimmunes.
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The raie of cytotoxic CD8+ T cells in devastating autoimmune neurological diseases such as autoimmune encephalitis (AIE) and multiple sclerosis (MS) remains incompletely understood. ln both diseases, CD8+ T cells are present in brain lesions and are suspected to induce subsequent central nervous system (CNS) cell death/dysfunction. However, the demonstration that autoreactive CDS+ T cell clonotypes recognize CNS cells in these diseases is lacking. One of the key obstacles in the identification of autoreactive CDS+ T cells in these pathologies is the absence of a human-based relevant model of disease.
To address this challenge, we resort to the use of human induced pluripotent stem cells (hiPSC), which are differentiated into CNS cells, able to naturally present a wide range of human brain antigens in an HLA class 1-mediated fashion. Thanks to these cells, we have developed a fully autologous co-culture system between CNS cells, namely neurons and astrocytes, and peripheral blood cells to identify CNS­ reactive CDS+ T cells in patients with AIE and MS.
First, we validate our co-culture system by demonstrating that hiPS.Ç.derived neurons and astrocytes can upregulate HLA class I molecules but also activate and expand low-frequency CDS+ T cells in response to cognate (auto) antigens.
Second, we take advantage of this validated system to screen for the presence of neuron-reactive CDS+ T cells in one patient with AIE and a cohort of healthy donors (HD, n=6). ln this AIE patient we identify a highly expanded neuron-reactive CDS+ T cell clonotype expressing a particular disease-related ex vivo phenotypical signature (KIR3DL1 and TOX). Strikingly, using single cell RNA sequencing, we also identified this CDS+ T cell signature in a clonotype from a second patient. Of high interest, this clonotype was also reactive against neurons.
Last, using this innovative co-culture system, we gathered preliminary results on the astrocyte- and neuron-reactive CDS+ T cell response in a cohort of S MS patients and 6 HD. Preliminary assessments identify astrocyte-reactive CDS+ T cell clonotypes in MS patients with some of these clonotypes also reactive against EBV or B• cell antigens. Further characterization of these autoreactive CDS+ T cells is now necessary to provide insights into disease mechanisms, notably, how EBV triggers disease in MS. Overall, we highlight the presence of CNS-reactive CDS+ T cells in both AIE and MS patients, paving the way for potential targeted therapies to improve the outcome of these highly invalidating diseases. Finally, beyond CNS-related autoimmune disorders, we believe that our co-culture system holds immense potential in identifying autoreactive immune cells in a wide array of autoimmune disorders.