Roubanis, Aristeidis. "Investigating the metabolism of regulatory T cells in non-lymphoid tissues using a genetic approach and an in vivo adaptation of SCENITH." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2024SORUS321.pdf.
Resumo:
La régulation du métabolisme cellulaire est un élément central gouvernant le destin et la fonction des cellules T. Parmi les cellules T, les cellules T régulatrices CD4+ Foxp3+ (Tregs) sont essentielles pour le maintien de la tolérance au soi et de l'homéostasie immunitaire. Les Tregs sont présentes dans les tissus lymphoïdes où elles contrôlent les réponses immunitaires et dans divers tissus non-lymphoïdes où elles maintiennent l'homéostasie tissulaire. Les précurseurs des Tregs colonisant les tissus non-lymphoïdes sont présents dans la rate et les ganglions lymphatiques et subissent des étapes de différenciation développementale. Cependant, les mécanismes par lesquels les Tregs colonisent les tissus non-lymphoïdes et comment les Tregs tissulaires s'adaptent métaboliquement aux différents microenvironnements tissulaires restent mal compris en partie à cause des difficultés expérimentales à évaluer les profils métaboliques de cellules rares dans des conditions physiologiques. Pour étudier le métabolisme des Tregs, des souris knock-out conditionnelles pour le point de contrôle métabolique Liver kinase B1 (LKB1) (cKO) ont été générées. Ces souris ont une durée de vie significativement réduite en raison d'un trouble hyperinflammatoire systémique, malgré un nombre relativement normal de Tregs dans la rate et les ganglions lymphatiques. LKB1, principalement connu pour activer AMPK et moduler le métabolisme mitochondrial, semble crucial pour la colonisation des tissus non-lymphoïdes par les Tregs. Une analyse plus approfondie a révélé l'absence des précurseurs des Tregs tissulaires matures dans la rate des souris cKO, suggérant un blocage de la différenciation des Tregs tissulaires en l'absence de LKB1.Des avancées récentes, telles que la technique SCENITH, permettent d'étudier le métabolisme des cellules rares en mesurant la traduction des protéines comme indicateur de la consommation d'énergie par cytométrie en flux. Cependant, cette technique nécessite traditionnellement que les cellules soient cultivées ex vivo ou in vitro, ce qui peut altérer leur métabolisme. Pour résoudre ce problème, une méthode innovante dérivée de SCENITH a été mise en œuvre pour investiguer le métabolisme cellulaire des cellules T dans la rate et les poumons à l'état stationnaire. Comparée à la SCENITH classique, cette nouvelle technique aide également à améliorer la viabilité des cellules, en particulier pour les Tregs. Les résultats obtenus avec la SCENITH in vivo ont révélé que les cellules T conventionnelles et les Tregs partagent des profils métaboliques similaires dans la rate et les poumons. Notamment, le métabolisme des cellules T pulmonaires repose principalement sur la phosphorylation oxydative à l'état stationnaire, tandis que les cellules T spléniques utilisent également la glycolyse. De plus, le maintien de l'expression de Foxp3 dans les Tregs est influencé par les inhibiteurs métaboliques affectant la traduction des protéines et la disponibilité énergétique. Nos résultats soulignent le rôle de LKB1 dans la différenciation et la colonisation des Tregs tissulaires et mettent en avant l'importance de l'adaptation métabolique dans la différenciation des Tregs tissulaires. La nouvelle technique SCENITH in vivo pourrait fournir des informations précieuses pour évaluer l'état métabolique des cellules T rares dans leurs environnements naturels<br>Regulation of cellular metabolism is a central element governing the fate and function of T cells. Among T cells, CD4+ Foxp3+ regulatory T cells (Tregs) are critical for the maintenance of self-tolerance and immune homeostasis. Tregs are present in lymphoid tissues where they control immune responses and in various non-lymphoid tissues where they maintain tissue homeostasis. Precursors of Tregs colonising non- lymphoid tissues are present in the spleen and lymph nodes and undergo developmental differentiation steps. However, the mechanisms by which Tregs colonise non-lymphoid tissues and how tissue Tregs metabolically adapt to varying microenvironments across tissues remain poorly understood partly because of experimental difficulties in assessing the metabolic profiles of rare cells in physiological conditions. To investigate the metabolism of Tregs, mice conditionally knocked out for the metabolic checkpoint Liver kinase B1 (LKB1) (cKO) were generated. These mice have a significantly reduced lifespan due to a systemic hyperinflammatory disorder, despite having relatively normal numbers of Tregs in the spleen and lymph nodes. LKB1, primarily known for activating AMPK and modulating mitochondrial metabolism, appears crucial for the colonisation of NLT by Tregs. Further analysis revealed the absence of the mature tissue Treg precursors in the spleen of cKO mice, suggesting a block of tissue Treg differentiation in the absence of LKB1.Recent advances, such as the SCENITH technique, allow the study of the metabolism of rare cells by measuring protein translation as an indicator of energy consumption by flow cytometry. However, this technique traditionally requires cells to be cultured ex vivo or in vitro, which can alter their metabolism. To address this issue, an innovative method derived from SCENITH was implemented to investigate the cellular metabolism of T cells in the spleen and lungs at steady state. Compared to classical SCENITH, this new technique also helps improve cell viability, in particular for Tregs. Results obtained with the in vivo SCENITH revealed that conventional T cells and Tregs share similar metabolic profiles in the spleen and lungs. Notably, lung T cell metabolism relies mainly on oxidative phosphorylation at steady state, while spleen T cells also utilise glycolysis. Additionally, maintaining Foxp3 expression in Tregs is influenced by metabolic inhibitors affecting protein translation and energy availability. Our findings highlight the role of LKB1 in the differentiation and colonisation of tissue Tregs and underscore the importance of metabolic adaptation in tissue Treg differentiation. The new in vivo SCENITH technique may provide valuable insights to assess the metabolic status of rare T cells in their natural environments