Le syndrome de Wiskott-Aldrich (SWA) est un syndrome d’immunodéficience primaire rare lié au chromosome X. Il se caractérise par une triade de signes cliniques : thrombocytopénie, eczéma et troubles auto-immuns. Le SWA est causé par un défaut d'expression ou de fonction de la protéine SWA (WASP), une protéine régulatrice de la réorganisation du cytosquelette exprimée dans toutes les cellules hématopoïétiques. Les études sur des patients SWA et des modèles de souris KO SWA ont révélé plusieurs anomalies de la différenciation et de la fonction des lymphocytes T et B, conduisant à une rupture de la tolérance immunitaire et au développement de troubles auto-immuns. Ce travail de thèse décrit certains des mécanismes cellulaires immunologiques associés aux lymphocytes B et T régulateurs et qui sont responsables des troubles auto-immuns et du défaut de maintien de la tolérance immunitaire associées au SWA.
D’une part, grâce à un modèle de souris KO conditionnel aboutissant à un défaut d’expression de WASP et N-WASP dans les lymphocytes B seulement (B/DcKO), nous avons pu démontrer que l'expression de N-WASP, une protéine homologue de WASP, dans les lymphocytes B est nécessaire pour le développement des troubles auto-associés au SWA. Les cellules B double KO pour Was et N-Was présentent une réponse altérée contre les antigènes dépendants des lymphocytes T comparé aux cellules B KO pour Was uniquement. Contrairement aux souris simple KO pour WASP dans les lymphocytes B qui récapitulent certaines des caractéristiques auto-immunes associées au SWA, les souris B/DcKO présentent une absence de lésions rénales auto-immunes et une diminution de production d'auto-anticorps.
D’autre part, la caractérisation d'un modèle de souris KO conditionnel (R/WcKO) dépourvu de WASP spécifiquement dans les lymphocytes T régulateurs (Treg) nous a permis de démontrer que l’absence de WASP affecte la différenciation, la distribution et la fonction des Treg, et que ces altérations sont suffisantes pour promouvoir des atteintes aux organes, tels qu'observés chez les patients atteints de SWA. Ce modèle de souris R/WcKO a permis de mettre en évidence l'impact des Treg KO pour WASP et leur rôle dans le développement de troubles auto-immuns. Pour finir, nous avons tenté d'étudier le rôle de WASP dans la différenciation des sous-types de lymphocytes T CD4 humains, en particulier les cellules Th1, Th17 et iTreg. Nous avons réussi à établir un système de différenciation in vitro de cellules souches pluripotentes induites humaines (iPSC) en cellules progénitrices hématopoïétiques. Nous avons également mis au point des méthodes permettant de différencier des cellules T in vitro à partir de progéniteurs hématopoïétiques ainsi que de polariser des lymphocytes T naïfs en cellules Th1 et Th2.
En conclusion, nos résultats apportent de nouveaux éléments de compréhension des mécanismes pathologiques responsables des troubles auto-immuns observés dans le SWA, démontrant que l'expression N-WASP dans les cellules B et que le défaut d’expression de WASP dans les Tregs joue des rôles importants dans le développement de l'auto-immunité associée au SWA.
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Wiskott-Aldrich syndrome (WAS) is a rare X-linked primary immunodeficiency characterized by thrombocytopenia, eczema, and autoimmunity. WAS is caused by the defective expression or function of the WAS protein (WASP), a regulatory protein of cytoskeleton organization expressed in all hematopoietic cells. Studies of WAS patients and WAS knock-out mouse models revealed several defects of T and B cell differentiation and function that lead to tolerance breakdown and development of autoimmune disorders. This PhD thesis describes some of the immunological B and Treg cell mechanisms responsible for autoimmunity and defective maintenance of tolerance in WAS. In one project, using a conditional knock-out mouse model of combined WASP and N-WASP deficiency in B lymphocytes (B/DcKO), we showed that the expression of N-WASP, an homolog protein of WASP, is required in B cells for the development of WASP deficiency-mediated autoimmunity. Was and N-Wasdouble knock-out B cells showed impaired response to T-cell-dependent antigens compared to Was single knock-out B cells. However, on the contrary of Was single knock-out mice that recapitulate some of the features of WAS-associated autoimmunity, the B/DcKO mice showed absence of autoimmune kidney damage and decreased autoantibodies production.In a second project, the characterization of a conditional knock-out mouse model lacking WASP expression specifically in regulatory T cells (Treg), allowed us to demonstrate how WASP deficiency affects Treg differentiation, distribution and function, and that it is sufficient to drive autoantibody production and organ damage, as observed in WAS patients. Using this R/WcKO mouse model, we revealed the intrinsic impact of WASP-negative Tregs and their role in autoimmunity. Finally we attempted to investigate the role of WASP in the differentiation of human CD4+ T cell subsets, in particular iTregs, Th1 and Th17 cells. We successfully established an in vitro differentiation system of human induced pluripotent stem cells (iPSC) into hematopoietic progenitor cells, as well as methods to obtain in vitro T cell differentiation, and Th1 and Th2 cell polarization. Taken altogether, our results increase the understanding of the pathological mechanisms responsible for the autoimmune features of WAS, proving that N-WASP expression in B cells and WASP deficiency in Tregs have important roles in the development of autoimmunity in WAS.