Les nouvelles approches de l'analyse multi-paramétrique en cytométrie de masse : caractérisation des cellules réservoirs du VIH - Sorbonne Université Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Novel approaches to multi-parameter analysis in mass cytometry: characterization of HIV reservoir cells

Les nouvelles approches de l'analyse multi-paramétrique en cytométrie de masse : caractérisation des cellules réservoirs du VIH

Aurélien Corneau

Résumé

Mass Cytometry (MCM) has revolutionized the study of cell and phenotypic diversity, significantly increasing the number of markers that can be analyzed simultaneously (41 to date). By making it possible to precisely define the status of lymphocyte populations, particularly with regard to their differentiation, activation and entry into the cell cycle, CMM has uncovered small subsets previously unknown. In this study, MMC was used to try to better characterize HIV reservoirs. With the introduction of combination antiretroviral therapy (ART) in 1996, HIV infection has been transformed from a fatal fate to a manageable chronic disease with a normal lifespan due to a reduction in active viral replication (the amount of virus is below optimal detection limits). However, if treatment is interrupted, the patient's viral load increases again due to viable provirus reservoirs located in long-lived cell populations that cannot be eliminated by current therapies. These infected reservoir cells are a major obstacle to the eradication of HIV. The best characterized reservoir is that of CD4+ T lymphocytes and is mainly hosted in MCT, MST, MSCT, and Tfh. An initial study allowed us to evaluate the stages of the cell cycle in association with markers of differentiation, activation and depletion, leading to an in-depth evaluation of the quiescence status of CD4 T cells likely to harbour latent HIV reservoirs. This broad multiplex analysis demonstrates that certain subsets of LTCD4+CD25-HLA-DR - classically considered "at rest" - actually contain significant amounts of cells cycling or expressing inhibitory receptors, opening new avenues for redefining quiescent CD4 T cells in peripheral blood. A second study aimed to define in vivo HIV-producing CD4 LT populations. We developed a multiparametric analysis on cells from HIV+ patients on ART and in the therapeutic interruption phase (TIA). This study shows that CD3+CD4+CD32high cells express a high level of activation markers and receive important activation signals via cytokines, in contrast to CD32a cells. On the other hand, the analysis of HIV-producing LTCD4+ (expressing the p24 capsid protein), allowed us to detect a very low number of p24+ positive cells (less than 0.004% in ATI phase but none before). The phenotype of the producing cells was then highlighted. They are T lymphocytes that do not express CD8, enriched with a factor 4 in TSCM cells and a factor 2 in TFH. These populations are highly enriched in activated cells co-expressing 3 activation markers (increased by a factor of 20) and are cycling (Ki67+) and/or over-expressing immune control molecules (ICP) with an enrichment of a factor of 500. This allows us to detect producer cells with much higher frequencies in these TCD3+CD8- populations in cycle up to 0.08%, and in G2 phase (2.46%), but also in cells showing poly-expression of the 4 immune-checkpoints (2.27%). The advent of mass cytometry has exponentially increased the information we could obtain on a cell. Thanks to this tool, the identification of the cell cycle, in correlation with different phenotypic markers, makes it possible to explore previously inaccessible information, including the analysis of the latent and productive reservoirs of HIV. This work thus makes it possible to characterize as precisely as possible these HIV-producing cells, but also latent cells, and potential reservoirs of the virus.
La cytométrie de masse CMM) a révolutionné l'étude de la diversité cellulaire et phénotypique, en augmentant de manière significative le nombre de marqueurs pouvant être analysés simultanément (41 à ce jour). En permettant de définir précisément l'état des populations de lymphocytes, notamment en ce qui concerne leur différenciation, activation et leur entrée dans le cycle cellulaire, la CMM a mis au jour de petits sous-ensembles jusqu'ici inconnus. Dans cette étude, la CMM a été utilisée pour tenter de mieux caractériser les réservoirs du VIH. Avec l'introduction de la thérapie antirétrovirale combinée (ART) en 1996, l'infection par le VIH est passée d'un destin fatal à une maladie chronique gérable avec une durée de vie normale grâce à une réduction de la réplication virale active (la quantité de virus est en deçà des limites de détection optimales). Cependant, si le traitement est interrompu, la charge virale chez le patient augmente à nouveau du fait des réservoirs de provirus viables localisés dans des populations de cellules à longue durée de vie et qui ne peuvent pas être éliminées par les traitements actuels. Ces cellules infectées réservoirs constituent un obstacle majeur à l'éradication du VIH. Le réservoir le mieux caractérisé est celui des lymphocytes T CD4+ et est principalement hébergé dans les TCM, les TTM, les TSCM et les Tfh. Une première étude nous a permis d’évaluer les stades du cycle cellulaire en association à des marqueurs de différenciation, d'activation et d'épuisement, pour aboutir à une évaluation poussée de l'état de quiescence des lymphocytes T CD4 susceptibles d’abriter les réservoirs latents de VIH. Cette large analyse multiplexe démontre que certains sous-ensembles des LTCD4+CD25-HLA-DR- classiquement considérés "au repos"- contiennent en fait des quantités notables de cellules en cycle ou exprimant des récepteurs inhibiteurs, ouvrant de nouvelles voies pour une redéfinition des cellules T CD4 quiescentes du sang périphérique. Une deuxième étude avait pour but de définir les populations de LT CD4 produisant du VIH in vivo. Nous avons développé une analyse multiparamétrique sur des cellules de patients VIH+ sous ART et en phase d’interruption thérapeutique (ATI). Cette étude met en évidence que les cellules CD3+CD4+CD32high expriment un fort taux de marqueurs d’activation et reçoivent d’importants signaux d’activation via des cytokines, à l'inverse des cellules CD32a-. D'autre part, l'analyse des LTCD4+ producteurs de VIH (exprimant la protéine de capside p24), nous a permis de détecter un très faible nombre de cellules positives p24+ (inférieur à 0,004% en phase d’ATI mais aucun avant). Le phénotype des cellules productrices a ensuite été mis en évidence. Il s’agit de lymphocytes T n’exprimant pas de CD8, enrichis d’un facteur 4 en cellules TSCM, et d'un facteur 2 en TFH. Ces populations sont très enrichies en cellules activées co-exprimant 3 marqueurs d’activation (augmentés d’un facteur 20) et sont en cycle (Ki67+) et/ou sur-expriment des molécules de contrôle immunitaire (ICP) avec un enrichissement d’un facteur 500. Ceci nous permet de détecter des cellules productrices avec des fréquences beaucoup plus élevées dans ces populations TCD3+CD8- en cycle à hauteur de 0,08%, et en phase G2 (2,46%), mais également dans les cellules présentant une poly-expression des 4 immune-checkpoints (2,27%). L’avènement de la cytométrie de masse a augmenté de façon exponentielle les informations que nous pouvions obtenir sur une cellule. Grâce à cet outil, l’identification du cycle cellulaire, en corrélation avec différents marqueurs phénotypiques, permet d’explorer des informations jusque-là inaccessibles, entre autre l’analyse des réservoirs latents et productif du VIH. Ce travail permet ainsi de caractériser le plus précisément possible ces cellules productrices de VIH, mais aussi les cellules latentes, et potentiellement réservoirs du virus.
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Citer

Aurélien Corneau. Les nouvelles approches de l'analyse multi-paramétrique en cytométrie de masse : caractérisation des cellules réservoirs du VIH. Immunité adaptative. PSL Research University, 2018. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02534972⟩
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