CD4+ T lymphocyte response to primary cytomegalovirus infection

L’infection par le cytomégalovirus est le plus souvent asymptomatique chez les sujets immunocompétents mais entraine une morbidité et une mortalité importantes chez les patients immunocompromis et en cas d’infection congénitale.Après l’infection primaire, le virus persiste tout au long de la vie à l’état latent mais peut se réactiver de manière intermittente. Ceci est associé à l’expansion de lymphocytes T CD4+ fortement différenciés ayant des fonctions auxiliaires et cytolytiques. L’infection primaire est, par contre, caractérisée par une réplication virale intense qui dure plusieurs mois. Il a été montré que l’exposition prolongée à des concentrations élevées d’antigènes entraine une perte progressive de fonction par les lymphocytes T appelée épuisement et caractérisée par l’expression de récepteurs inhibiteurs. L’impact de la réplication virale intense observée au cours de l’infection primaire par le CMV sur la fonction des lymphocytes T CD4+ n’est pas bien connu.La fonctionnalité des lymphocytes T CD4+ a été explorée chez l’humain et le singe rhésus au cours de l’infection primaire et comparée à celle de sujets porteurs chroniques du virus.Les résultats montrent que l’infection primaire par le CMV est associée à la détection de lymphocytes T CD4+ circulants ayant une faible capacité de prolifération et de production de cytokines et d’IL-2 en particulier.L’impact de la différenciation sur la fonction des lymphocytes a été exploré en détail chez l’humain. Il a été observé qu’un degré de différenciation plus élevé des lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV joue un rôle dans la production réduite d’IL-2. Toutefois, la fraction moins différenciée (exprimant la molécule CD28) présente également une sécrétion d’IL-2 moindre au cours de l’infection primaire. Ceci fait partie d’une diminution globale de la production de cytokines au cours de l’infection primaire qui affecte également la sécrétion d’IFNγ et TNFα, entraine une polyfonctionnalité réduite et est indépendante de la différenciation. L’épuisement des lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV contribue à leur fonctionnalité moindre comme l’indique l’expression accrue du récepteur inhibiteur PD-1 et l’augmentation des réponses prolifératives en présence d’anticorps bloquant PD-1.Le lien entre excrétion virale et fonction lymphocytaire a été étudié chez le macaque rhésus. L’infection par le CMV est observée chez les singes juvéniles et adultes mais pas chez les nourrissons. L’excrétion urinaire et salivaire est significativement plus fréquente et intense chez les singes juvéniles par rapport aux adultes. Comme chez l’humain au cours de l’infection primaire, les lymphocytes T CD4+ spécifiques du virus sont moinspolyfonctionnels et prolifèrent moins efficacement chez les singes juvéniles par rapport aux singes adultes. Ceci est associé à l’expression accrue du récepteur inhibiteur PD-1 chez les singes juvéniles. La réponse proliférative des lymphocytes T CD4+ est accrue en présence d’anticorps bloquant PD-1 ou d’IL-2 exogène. Enfin, une association inverse entre fonction lymphocytaire et excrétion urinaire a été mise en évidence chez les macaques adultes.Ces résultats indiquent que l’infection par le CMV présente des caractéristiques semblables chez l’humain et le singe rhésus. L’infection primaire est associée à la détection de lymphocytes T CD4+ ayant une fonctionnalité moindre qu’au cours de l’infection chronique. L’expression du récepteur inhibiteur PD-1 typique des cellules épuisées est l’un des mécanismes impliqués et pourrait être la cible de stratégies immunomodulatrices visant à améliorer les fonctions lymphocytaires et le contrôle de la réplication virale. Les résultats présentés indiquent que l’infection naturelle chez le singe rhésus constitue un modèle potentiellement utile à l’étude de la réponse immune au CMV humain et à l’évaluation de stratégies immunomodulatrices./Cytomegalovirus infection is mostly asymptomatic in immunocompetent hosts but leads to severe morbidity and mortality in immunocompromised subjects and foetuses.After primary infection, CMV establishes lifelong persistence but can reactivate intermittently. This is associated with the expansion of highly differentiated CD4+ T lymphocytes exhibiting helper functions and cytolytic activity.Primary infection is characterised by an intense viral replication lasting several months. It has been shown that prolonged exposure to elevated antigen concentrations induces a progressive loss of function by T lymphocytes called exhaustion. This state of functional impairment is associated to the expression of inhibitory receptors. The consequence of the intense viral replication seen in primary CMV infection on CD4+ T cell function is unknown.CD4+ T cell function has been studied in human and rhesus macaque during primary CMV infection. Chronic CMV carriers have been used as controls.The results show that primary CMV infection is associated to the detection of circulating CD4+ T lymphocytes exhibiting weak proliferative capacities and reduced cytokine production affecting IL-2 in particular.The impact of differentiation on lymphocyte function has been explored in detail in human. An increased proportion of terminally differentiated CD4+ T cells (CD28-) is observed during primary infection. These lymphocytes are unable to secrete IL-2 in response to CMV antigens. Interestingly, CD28+ CMV-specific CD4+ T cells also exhibit reduced IL-2 production during primary infection. This is part of a global reduction of cytokine production affecting IFNγ and TNFα as well. The impaired cytokine production is associated to reduced polyfunctionality and is independent of differentiation. Exhaustion of CMV-specific CD4+ T lymphocytes contributes to the reduced functionality as shown by an increased expression of the inhibitory receptor PD-1 and improved proliferative responses in the presence of PD-1 blocking antibodies.The relationship between viral replication and lymphocyte function has been explored in rhesus macaques. CMV infection is observed in juvenile and adult monkeys but not in newborns. Excretion in urine and saliva is significantly more frequent and intense in juvenile monkeys than adults. As in primary infection in human, CMV-specific CD4+ T lymphocytes are less polyfunctional and have lower proliferative capacities in juveniles as compared to adults. This is associated with an increased expression of PD-1 in juvenile monkeys. CD4+ T cell proliferative responses are increased when PD-1 blocking antibodies or exogenous IL-2 are added to the culture medium. Finally, an inverse association between lymphocyte function and urinary excretion has been observed in adult macaques.These results indicate that CMV infection shares common features in human and rhesus macaque. Primary infection is associated to the detection of CD4+ T lymphocyte displaying lower functional capacities as compared to chronic infection. Exhaustion contributes to the functional impairment and the inhibitory receptor PD-1 could be targeted by immunomodulatory strategies aiming at improving lymphocyte functions and controlling viral replication. Natural CMV infection in rhesus macaque might be useful as a model to evaluate the efficacy and safety of immunomodulatory approaches.Doctorat en Sciences médicales