CCL18 and regulatory responses from steady state to atopy

Les chimiokines sont un élément essentiel du trafic cellulaire aussi bien homéostatique que dans des situations pathologiques. Outre cette fonction chimiotactique spécifique à ce type de molécules, on leur a récemment attribué une implication dans le profil de polarisation de la réponse adaptative spécifique, en agissant directement sur les lymphocytes T (Lc T) ou indirectement par le biais des cellules dendritiques (DC). CCL18 est une chimiokine exprimé préférentiellement au niveau pulmonaire et de façon moindre au niveau ganglionnaire, capable d’attirer les DC et les Lc T, elle est induite par les cytokines de type Th2 telle que l'IL-4, l'IL-13, mais aussi par la cytokine immunomodulatrice l'IL-10, son récepteur est inconnu à ce jour. Au laboratoire il a été montré une implication du CCL18 dans l’asthme allergique (de Nadai, JI, 2006), et cette chimiokine a été associée à différentes pathologies à tropisme pulmonaire ou non avec un rôle pas toujours très clair. L'objectif de ce travail a été d’étudier l’effet immunitaire de cette chimiokine, en base et en situation atopique. L'effet direct du CCL18 a été évalué sur la polarisation de la réponse T. Le prétraitement des Lc T mémoire CD4+ CD25-, de sujets non allergiques, avec le CCL18 conduit à leur transformation en Lc T régulateurs CD4+ CD25+ Foxp3+ produisant de l’IL-10 et du TGF-b capables d'inhiber la prolifération des Lc T effecteurs, à la fois par un mécanisme cytokine et contact dépendant. Cependant, cet effet de régulation de CCL18 est perdu lorsque les cellules T proviennent de sujets allergiques (Chang Y et al., FASEB J, 2010). L’effet indirect du CCL18 a été évalué sur la réponse immune via les DC. La différenciation de monocytes de sujets sains en présence de GM-SCF et CCL18 conduit au développement de DC de phénotype semi-mature, expriment le CCR7, produisant de l’IL10 et l’enzyme 2,3-indoleamine dioxigenase et induisant le développent de Lc T régulateurs de type Tr1 produisant de l’IL-10 capables d’inhiber la prolifération de Lc T effecteurs, par un mécanisme cytokine dépendant. Étonnamment, lorsque les monocytes proviennent de patients allergiques, l'effet tolérogène de CCL18 est perdu en liaison avec la diminution de la fixation de CCL18 à son récepteur putatif (Azzaoui I et al., en révision Blood). Par ailleurs, CCL18 pourrait également jouer un rôle dans la résolution de la réaction allergique par un effet chimiotactique vis-à-vis d’une sous population de LcT régulateurs CD4+CD25highCD127lowLAP+ (Chenivesse C et al., en révision JI). L'effet de corticoïdes sur l'expression de CCL18 a ensuite été analysé. Il a été montré que la sécrétion de CCL18 induite par les cytokines IL-4 et IL-10 est potentialisée par la dexaméthasone, ce qui confirme que CCL18 est plutôt une chimiokine à activité anti inflammatoire (Chabrol J et al., en préparation). La dernière étude concerne une approche dans un modèle murin d'asthme allergique, induit par l'ovalbumine chez la souris Balb/cBYJ. D'un point de vue fonctionnel, l'administration de CCL18 recombinant par voie intratrachéale à des animaux sensibilises permet d'inhiber le développement de la réaction asthmatique, en diminuant l'inflammation pulmonaire (réduction de l'infiltration éosinophilique, inhibition de la production locale de cytokines Th2) et protège ces derniers contre l'altération de leur fonction respiratoire (protection contre l'hyperréactivité bronchique, avec inhibition de l'hypersécrétion de mucus). Toutefois, les mécanismes cellulaires à l'origine de cette protection semblent indépendants de grandes voies de régulation de la réaction (Gilet J et al., en préparation). L'ensemble de ces études montre, et pour la première, qu’une chimiokine est capable d’induire le développement d’une réponse tolérogénique.Chemokines are a key component of homeostatic cell traffic and involved in pathological situations. In addition to this chemotactic function, specific to these molecules, they have been recently assigned an involvement in specific adaptive response polarization, by acting directly on T cells (T Lc) or indirectly through dendritic cells (DC). CCL18 is a chemokine preferentially expressed in lung and lymph nodes, able to attract DCs and T Lc, induced by Th2 cytokines such as IL-4, IL-13 but also by the immunomodulatory cytokine IL-10, and its receptor is still unknown. In our laboratory it was shown an involvement of CCL18 in allergic asthma (de Nadai, JI, 2006), and this chemokine has also been associated with various pathologies without areal clear described role. The purpose of this work was to evaluate the immune effect of CCL18 at baseline and in atopic situation. The direct effect of CCL18 was evaluated on T cell polarization. Pretreatment of memory T cells CD4+CD25-, from non allergic subjects, with CCL18 led to their switch to regulatory CD4+CD25+ Foxp3+ cells, able to produce IL-10 and TGF-b and inhibit effectors T cell proliferation, by a contact and cytokine dependent mechanism. However, this regulatory effect of CCL18 was lost when T cells were derived from allergic subjects (Chang Y et al., FASEB J, 2010). The indirect effect of CCL18 has been assessed on the immune response through DC. Monocyte, from healthy subjects, differentiated in DC with GM-CFS and CCL18 led to development of semi-mature DC, that expressed CCR7 and produced IL10 and the enzyme indoleamine 2,3-inducing dioxigenase. These cells primed regulatory Tr1 cells able to produce IL-10 and to suppress LcT effectors proliferation by a cytokine dependent mechanism. Surprisingly, when monocytes were derived from allergic patients, the tolerogenic effect of CCL18 was lost, in association with a decreased binding of CCL18 to its putative receptor (Azzaoui I and al., in revision Blood) Moreover, we have shown that CCL18 may also play a role in the resolution of the allergic reaction with a chemotactic effect, by recruitment of a subpopulation of regulatory T cells CD4+CD25highCD127lowLAP+ (Chenivesse C et al., in revision JI). The effect of corticosteroids on CCL18 expression was analyzed. These results showed that the secretion of CCL18 induced by cytokines IL-4 and IL-10 is potentiated by dexamethasone (Chabrol J et al., in preparation) which confirms the anti inflammatory role of CCL18. The last study was an approach in a murine model of allergic asthma induced by ovalbumin in mice Balb/cByJ. Intratracheal administration of recombinant CCL18 to sensitized animals, inhibits asthmatic reaction development, by decreasing pulmonary inflammation (reduced eosinophil infiltration, and inhibition of local production of Th2 cytokine) and protects them against the deterioration of their respiratory function (protection against bronchial hyperresponsiveness, and inhibition of mucus hypersecretion). However, the cellular mechanisms behind this protection appear independent of major regulatory pathways of the reaction (J Gilet et al., in preparation). All these studies show, for the first time, that a chemokine is able to induce a tolerogenic response. However, this feature is absent in allergic donors who exhibit a defect in the binding of CCL18 to its putative receptor. This may participate to the lack of tolerance response observed in allergic diseases. This data suggest that CCL18 and its putative receptor may represent therapeutic targets