Controlling established immune memory with tolerogenic dendritic cells and encapsulated cell technology

Détails

Ressource 1 Sous embargo jusqu'au 01/01/2022.
Etat: Public
Version: Après imprimatur
Licence: Non spécifiée
ID Serval
serval:BIB_A64BF6055B3A
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Institution
Titre
Controlling established immune memory with tolerogenic dendritic cells and encapsulated cell technology
Auteur(s)
Engel Adrien
Directeur(s)
Acha Orbea Hans
Codirecteur(s)
Mainardi Koga Marianna
Détails de l'institution
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2020
Langue
anglais
Résumé
Afin d’attaquer seulement les pathogènes le système immunitaire est extrêmement régulé. En cas de dysfonctionnement les cellules destinées à la protection de l’intégrité de l’organisme se dirigent contre des composants nécessaires au bon fonctionnement du corps et induisent une maladie auto-immunitaire (Gaine de myéline (nerfs) pour la sclérose en plaque, collagène pour la polyarthrite rhumatoïde). Ces attaques peuvent être si fortes qu’elles peuvent causer des handicaps sévères. Elles sont généralement traitées par des drogues immunosuppressives qui peuvent avoir d’importants effets secondaires. Les cellules dendritiques peuvent induire et reprogrammer la mémoire immunitaire spécifique. Elles sont la clef de voûte entre le système immunitaire inné et adaptatif. Elles patrouillent constamment dans la majorité des tissus de l’organisme et présentent aux lymphocytes des composants des corps étrangers (antigènes) rencontrés dans les tissus. Certaines de ces cellules sont tolérogènes et arrivent à maintenir la tolérance en changeant les cellules du système immunitaire adaptif.
L’étude présentée ici se focalise sur l’ingénierie de ces cellules dendritiques pour les aider à reprogrammer spécifiquement la mémoire immunitaire responsables de la maladie. Nous avons utilisé un modèle de cellules dendritique appelé « Mutu » précédemment présenté qui permet de les manipuler plus facilement. Par des moyens de bio-ingénieries nous avons induit la sécrétion constante d’une cytokine tolérogène : l’interleukine 27 (ou IL-27). Ces cellules appelées « CDs IL-27 » se sont révélées être de puissants inhibiteurs de la prolifération des lymphocytes T in vitro. Cette nouvelle thérapie cellulaire a été testée dans un modèle animal d’hypersensibilité induite où les souris sont immunisées contre une protéine étrangère puis restimulées au niveau de la patte quelques semaines plus tard. Nous avons vu que les CDs IL-27 spécifiquement pulsées contre cette même protéine sont capables de changer la mémoire immunitaire et ainsi limiter fortement l’inflammation au niveau de la patte. Ces cellules ont révélé des propriétés thérapeutiques dans un autre modèle de souris qui se rapproche plus de la sclérose en plaque chez l’homme. L’injection de CDs IL-27 induit une baisse de la gravité des symptômes (une paralysie partielle ou total au niveau de l’arrière train).
Dans un second temps nous avons étudié le potentiel d’un implant sous-cutané possédant des cellules encapsulées qui ont été génétiquement modifié pour sécréter de façon stable et systémique l’IL-27 dans toute la souris. Cet implant s’est révélé être un puissant modulateur de l’inflammation dans le modèle animal le l’hypersensibilité induite.
Notre étude a montré deux méthodes (implants sous cutanés et les CDs IL-27) qui peuvent induire la tolérance dans un environnement inflammatoire. Ainsi l’IL-27, les cellules CDs tolérogènes, ainsi que la sécrétion systémique de cytokines tolérogènes sont des outils prometteurs pour une prochaine thérapie contre les maladies auto-immunes comme la sclérose en plaque ou la polyarthrite rhumatoïde.
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Les maladies auto-immunitaires sont la conséquence d’une réponse disproportionnée contre un antigène du soi. Aujourd’hui les stratégies thérapeutiques se basent sur des immunosuppresseurs qui sont associés a des effets secondaires importants. Traiter uniquement les cellules mémoires qui induisent une immunité contre les antigènes du soi est possible en vaccinant les souris avec des cytokines tolérogéniques pendant un court moment. Nous avons développé deux approches in vivo pour changer la mémoire immunitaire spécifique.
Dans la première approche nous avons utilisé les cellules dendritiques (CDs) tolérogéniques. Ces cellules présentent naturellement des antigènes aux cellules T et peuvent aussi former des cellules T régulatrices, gardiennes de la tolérance. Nous avons généré une lignée cellulaire de cellules dendritiques CD8α+ capable de sécréter une large quantité d’IL-27. Cette cytokine tolérogène a été choisie car elle a été récemment décrite pour induire fortement des lymphocytes T régulateurs Tr1. Ces cellules dendritiques secrétant de l’IL-27 que nous avons appelé « CDs IL-27 » ont un phénotype particulier, elles ont une expression moins élevée du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH-II) ainsi que des protéines de co-stimulation. Ces cellules inhibent fortement la prolifération des lymphocytes T CD4. Chez la souris, nous avons conduit une expérience d’hypersensibilité induite sur la souris que nous avons immunisée contre une protéine étrangère puis restimulée au niveau de la patte quelques semaines plus tard. Nous avons vu que les CDs IL-27 spécifiquement pulsées contre cette même protéine sont capables de changer la mémoire immunitaire préétablie et ainsi limiter l’inflammation au niveau de la patte. Ces cellules ont aussi révélé un puissant potentiel thérapeutique dans un modèle de la sclérose en plaque chez la souris. Les CDs IL-27 pulsées avec le peptide de myéline responsable de la maladie ont révélé que la plupart des souris ainsi traitées ont montré une plus grande guérison avec des souris traitées après apparence des premiers symptômes.
Dans un second temps nous avons étudié le potentiel d’un implant sous cutané possédant des cellules encapsulées génétiquement modifiées pour sécréter de façon stable l’IL-27 de façon systémique dans toute la souris. Dans le modèle de l'hypersensibilité induite les souris possédant l’implant capable de sécréter l’IL-27 ont révélé une inflammation fortement réduite après ré- administration de l’antigène dans la patte.
Notre étude a établi deux méthodes basées sur l’IL-27 qui se sont révélées efficaces pour induire la tolérance. Cette étude démontre que l’IL-27, les cellules CDs tolérogènes ainsi que la sécrétion systémique de cytokines tolérogènes sont des outils prometteurs d’une prochaine thérapie cellulaire destinée à changer la mémoire immunitaire spécifique.
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Autoimmune diseases are the consequence of an aberrant response against self-antigen. Currently, therapeutic strategies are based on immune modulators that reduce immunity, with many associated side effects. Treating autoimmune diseases by changing only self-antigen-specific memory T cells represents a promising approach that can be achieved by vaccinating mice under short-term tolerogenic cytokine treatment. We have developed two in vivo approaches to change the immune-specific memory.
For the first approach, we used tolerogenic dendritic cells (DCs). These cells naturally present antigens to T cells and also can induce regulatory lymphocytes to establish antigen-specific immune tolerance. We generated a CD8α+ DC line constitutively secreting the tolerogenic cytokine IL-27. We chose IL-27 because it was recently shown to induce a strong type 1 regulatory T cell (Tr1) response. A tolerogenic phenotype was characterized for this DC line, comprising downregulation of major histocompatibility complex (MHC) class II and co-stimulatory molecules. The cells were also capable of inhibiting the antigen-specific proliferation of T cells in vitro. In a delayed-type hypersensitivity response (DTH) assay, we found that IL-27 DCs were also able to reduce memory restimulation, probably through induction of anergy.
Vaccination of mice with ovalbumin (OVA)-pulsed IL-27 DCs strongly decreased footpad swelling after OVA challenge in the DTH response by inducing antigen-specific IL-10 secretion in the draining lymph nodes in a recall assay. Furthermore, the IL-27 DCs were able to treat the symptoms in the multiple sclerosis mouse model experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). When IL-27 DCs (previously pulsed with the antigen responsible of the disease (Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein-35-55 MOG)) and activated with CpG) were injected immediately after the onset of EAE symptoms, they were able to significantly change its evolution, reducing EAE disease scores.
The second approach was based on a subcutaneous cellular implant containing genetically engineered cells that continuously secreted high amounts of IL-27. The implants were inserted in the back of mice and the cytokine was released systemically for weeks. In a DTH assay, the mice with IL-27-secreting implants showed decreased local inflammation and reduced T helper 1 (Th1) response after challenge compared with mice with control implants.
These findings suggest two new possible therapies in which IL-27 contributes to immune tolerance. This study shows that IL-27-transduced DCs and systemic secretion of IL-27 by a subcutaneous cellular implant are promising immunotherapeutic approaches to change established immune memory.
Création de la notice
01/12/2020 12:54
Dernière modification de la notice
16/02/2021 7:26
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