Analysis of the memory role of gamma delta T cells in the immune response against murine cytomegalovirus

Depuis 20 ans, les recherches menées dans notre laboratoire ont permis d’asseoir le rôle protecteur antiviral des lymphocytes T gd (LT gd) dans la réponse immunitaire dirigée contre le cytomégalovirus (CMV) chez l’Homme et la souris. Les CMV sont des B-herpèsvirus spécifiques d’espèces ayant co-évolués avec leur hôte pendant des millions d’années. Après l'infection primaire, le virus persiste en tant qu'agent pathogène latent avec une expression limitée de protéines virales, conduisant au maintien à long terme d’un pool important de LT ab effecteurs mémoires (TEM) spécifiques du virus, exprimant le récepteur inhibiteur KLRG1. Ce phénomène est connu sous le nom « d’inflation ». Néanmoins, dans le cas où l’immunité est altérée comme chez les transplantés d’organes, une réactivation virale peut survenir. Cette dernière peut être associée à une augmentation de la mortalité ce qui oblige à traiter les patients avec des antiviraux préventifs toxiques et couteux. De façon intéressante, même en absence de traitement, 50% des receveurs séropositifs pour le CMV (R+) ne développent pas d’infection à CMV après transplantation parce qu’ils ont développé une mémoire antivirale. Les résultats chez l’Homme suggèrent que les LT gd EM différenciés de manière terminale pourraient participer à cette immunité à long-terme.Un des projets de l’équipe a pour but de tester la capacité des LT gd à mettre en place une réponse mémoire anti-CMV, afin de pouvoir à terme identifier des alternatives à l'utilisation des traitements actuellement utilisées en transplantation. En parallèle des études chez les receveurs d’allogreffes, nous avons choisi d’utiliser le modèle murin qui autorise des infections répétées et un accès aux organes, et des souris déficientes en LT ab (TCRa-/-). Ces souris survivent à l’infection à CMV contrairement à des souris sans LT (CD3e-/-). Les LT gd pourraient ainsi avoir un rôle compensateur dans un contexte où l’activité des LT ab serait affectée.Afin d’appréhender l’existence d’une réponse mémoire impliquant les LT gd, les souris TCRa-/- ont été primo-infectées puis, 3 mois plus tard, réinfectées avec une même dose de CMV. De façon intéressante, l’augmentation des LT gd est plus importante et associée à un meilleur contrôle de la charge virale dans le foie et les poumons comparativement à une infection primaire. Cette réponse concerne plus particulièrement des LT gd TEM qui co-expriment KLRG1 et CX3CR1, principalement localisés dans la circulation et au niveau vasculaire au sein des tissus. Ces LT gd possèdent par ailleurs des caractéristiques phénotypiques et transcriptomiques d’effecteurs cytotoxiques. Dans un second temps, nous avons montré qu’un transfert adoptif de LT gd induits à long-terme par le CMV, confère une protection à des hôtes CD3e-/-, contrairement à des LT gd isolés d’une souris non infectée de même âge. Afin d’identifier la sous-population mémoire efficace, nous avons effectué des transferts de LT gd centraux mémoires (TCM) ou TEM. Comparativement aux TEM, les gd TCM possèdent un plus grand pouvoir proliférateur in vitro et une meilleure survie in vivo. Nous avons également montré leur capacité à générer des gd TEM in vivo, probablement impliqués dans la réponse antivirale. En effet, un blocage à court terme de la circulation des TCM n’affecte pas la prise en charge du virus dans les organes de souris primoinfectées.Enfin nous avons montré une implication du TCR gd dans le contrôle de la charge virale en réinfection. Nos études par NGS ont montré un remaniement du répertoire des TCRd consécutif à l’infection, avec une diminution de la proportion des clones publics comparativement aux souris contrôles. Ces résultats et l’absence de restriction du répertoire observée suggèrent une mobilisation de clones privés reconnaissant des antigènes différents. La spécificité antigénique de cette réponse mémoire reste encore à être déterminée.Over the past 20 years, research in our laboratory has established the antiviral protective role of gd T lymphocytes (gd TL) in the immune response to cytomegalovirus (CMV) in humans and mice. CMVs are species-specific B-herpesviruses that have co-evolved within their host for millions of years. After primary infection, the virus persists as a latent pathogen with limited expression of viral proteins, leading to the long-term maintenance of a large pool of virus-specific ab T effector memory cells (TEM) expressing the inhibitory receptor KLRG1. This phenomenon is known as "memory inflation". However, in cases where immunity is impaired, such as in organ transplant patients, viral reactivation may occur. This may be associated with increased mortality, requiring patients to be treated with toxic and costly antivirals. Interestingly, even in the absence of treatment, 50% of CMV seropositive (R+) recipients do not develop CMV infection after transplantation because they have developed antiviral memory. Results in humans suggest that terminally differentiated gd TEM may be involved in this long-term immunity.One of the team's projects is to test the ability of gd TL to develop an anti-CMV memory response, in order to eventually identify alternatives to the use of current treatments in transplantation. In parallel to the studies in allograft recipients, we have chosen to use the mouse which allows repeated infections and access to organs, with rodents deficient in ab TL (TCRa-/-). These mice survive CMV infection in contrast to mice without TL (CD3e-/-). Thus, gd TL could have a compensatory role in a context where ab TL activity is affected.To characterize the existence of a memory response involving gd TL, TCRa-/- mice were primarily infected and then, 3 months later, reinfected with the same dose of CMV. Interestingly, the increase in gd TL was greater and associated with better control of viral load in the liver and lungs compared to primary infection. This response is particularly observed in gd TEM co-expressing KLRG1 and CX3CR1, mainly localized in the circulation and at the vascular level within the tissues. These gd TL have phenotypic and transcriptomic characteristics of cytotoxic effectors. Then, we showed that adoptive transfer of long term CMV-induced gd TL confers protection to CD3e-/- hosts, in contrast to gd TL isolated from an age-matched uninfected mice. To identify the most efficient memory subpopulation, we performed transfers of gd T central memory (TCM) or TEM. Compared to gd TEM, gd TCM have a greater proliferative capacity in vitro and a better survival in vivo. We also showed their ability to generate gd TEM in vivo, probably involved in the antiviral response. Indeed, a short-term blockage of TCM circulation does not affect the viral load in organs of primarily infected mice.Finally, we have shown that the gd TCR is involved in the control of viral load during reinfection. Our NGS studies showed a reorganization of the TCRd repertoire following infection, with a decrease in the proportion of public clones compared to control mice. These results and the lack of repertoire restriction observed suggest a mobilization of private clones recognizing different antigens. The antigenic specificity of this memory response remains to be determined