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Theses Year : 2022

In vivo study of MAIT cell tissue repair function

Étude in vivo de la fonction réparatrice des cellules MAIT

Anastasia de Poulpiquet Du Halgouet
  • Function : Author
  • PersonId : 1235398
  • IdRef : 266335098

Abstract

The mechanical, chemical, or infectious mediated tissue damages affect all epithelial barriers including the skin. The rapid resolution of theses damages is key to recover their integrity and function, it involves the joint action of several immune cells that infiltrate the barrier tissues. The interest surrounding the study of MAIT (mucosal-associated immune T) cells in repair stems from their high frequency in the skin (up to 10% of T cells) and their capacity to rapidly secrete various effector molecules. Recently, it has been shown both in vitro and in vivo that MAIT cells are involved in wound healing. However, the mechanisms that underly this pro-repair function remain elusive. Using the congenic B6-MAITCAST strain (10 times more MAIT cells than the C57BL/6 mice) and an full thickness excision model mimicking the human repair process (Dunn et al., 2013), we aimed at unravelling these mechanisms. With these tools, we first show that MAIT cells accelerates wound closure. Because MAIT cell numbers and frequency increased following injury without increased proliferation, we hypothesized that MAIT cells were recruited to the wound site. Using skin graft experiments we evidenced that, contrary to the resident gdT cells, MAIT cells are rapidly recruited into the inflamed site. The Kaedes mouse (in which local ultraviolet light induces a shift in fluorescence) strain and the use of FTY720 treatment demonstrated that recruited cells transited through the lymph nodes rather than from the surrounding skin. We next investigated whether TCR signaling, via MR1 the MAIT cell antigen presenting molecule, could be necessary both for the recruitment and the tissue repair function. To investigate MAIT cells reliance on TCR signaling, we performed parabiosis of MR1+ and MR1- animals and MR1- skin grafted onto MR1+ animals, and we showed that MAIT cell recruitment was MR1-independent. Instead, the recruitment relied on the CXCL16-CXCR6 signaling, as shown by blocking CXCL16 in vivo and deleting CXCR6 on MAIT cells by CRISPR-Cas9 genetic modification. Adoptive ransfer experiments further demonstrated that wound closure does not depend on a continuous TCR signaling.Concerning their effector function our scRNAseq analysis suggested that MAIT cell repair program was acquired already at steady state in the skin. Additionally, we observed an increase in epithelial tongue length and proliferation within these tongues in the presence of MAIT cells as compared to their absence. Thus, we presupposed that MAIT cells could play a direct effector function on keratinocyte growth. This theory was supported by scRNAseq that showed that signatures associated to amphiregulin-producing pro-repair cells were up-regulated by skin MAIT cells . We observed that amphiregulin produced by PLZF cells was necessary in our model and that MAIT cells increased its production at the protein level following wounding. Transfer experiments of Areg deficient MAIT cells formally demonstrated that Areg produced by MAIT cells was instrumental for promoting wound repair.Overall, our study describes the dynamics of MAIT cells within the skin, the signals they rely on for recruitment and how they promote tissue repair in an MR1 independent manner. It also provides evidence to an Areg mediated mechanism supporting this repair function. These additional insights on MAIT cell biology could provide key therapeutic axes that could help alleviate the pain, discomfort and complications caused by unhealed or poorly healed wounds.
Les dommages tissulaires d'origine mécanique, chimique ou infectieuse affectent toutes les barrières épithéliales, y compris la peau. La résolution rapide de ces dommages est essentielle pour que ces barrières recouvrent leur intégrité et fonction, elle implique l'action conjointe de cellules immunitaires infiltrant ces tissus. L'intérêt entourant l'étude des cellules MAIT (cellules T immunitaires associées aux muqueuse) dans la réparation provient de leur fréquence élevée dans la peau (jusqu'à 10% des cellules T) et de leur capacité à sécréter rapidement diverses molécules effectrices. Récemment, il a été démontré à la fois in vitro et in vivo que les cellules MAIT sont impliquées dans la cicatrisation des plaies. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent cette fonction pro-réparatrice demeurent inconnus. En utilisant la souche congénique B6-MAITCAST (10 fois plus de cellules MAIT que les souris C57BL/6) et un modèle d'excision mimant le processus de réparation humain (Dunn et al., 2013), nous avons cherché à élucider ces mécanismes. Grâce à ces outils, nous montrons que les cellules MAIT accélèrent la fermeture des plaies. Ayant observé l’augmentation du nombre et de la fréquence des cellules MAIT au sein des plaies sans augmentation de leur prolifération, nous avons émis l'hypothèse qu’elles étaient recrutées. À l’aide de greffe de peau, nous avons mis en évidence que, contrairement aux cellules gdT résidentes, les cellules MAIT sont recrutées au site inflammatoire. La souris Kaedes (où la lumière ultraviolette induit un changement de fluorescence) et le traitement par FTY720 démontrent que les cellules recrutées transitent par les ganglions lymphatiques et ne migrent pas depuis d'autres endroits de la peau. Nous avons ensuite cherché à savoir si la signalisation du TCR, via MR1, la molécule de présentation de l'antigène des cellules MAIT, était nécessaire pour leur recrutement et fonction réparatrice. Pour étudier la dépendance des cellules MAIT à la signalisation TCR, nous avons réalisé une parabiose d'animaux MR1+ et MR1- et une greffe de peau MR1- sur des animaux MR1+, ceci a montré que leur recrutement était MR1 indépendant. Les expériences de blocage de CXCL16 et de suppression génétique de CXCR6 sur les cellules MAIT par CRISPR-Cas9 montrent que le recrutement est dépendant de la signalisation CXCL16-CXCR6. Nos expériences de transfert adoptif démontrent également que la fermeture de la plaie est indépendante de la signalisation du TCR.Concernant leur fonction effectrice, notre analyse scRNAseq suggère que le programme de réparation des cellules MAIT acquis dans la peau à l’état basal. De plus, nous observons qu’en présence des cellules MAIT il y a une augmentation significative de la longueur des langues épithéliales et de la prolifération au sein de ces langues. Ainsi, nous avons présupposé que les cellules MAIT pouvaient agir directement sur la croissance des kératinocytes. Cette théorie est appuyée par le scRNAseq montrant une augmentation de l’expression de signatures associées à des cellules pro-réparatrices produisant de l'amphireguline (Areg) par les cellules MAIT cutanées. Conjointement, nous observons la nécessité de l’Areg produite par les cellules PLZF dans notre modèle et l’augmentation de sa production par les cellules MAIT. Des expériences de transfert de cellules MAIT déficientes en Areg démontrent que l'Areg produite par les cellules MAIT est déterminante pour la réparation des plaies.Dans l'ensemble, notre étude décrit la dynamique des cellules MAIT dans la peau, les signaux sur lesquels elles s'appuient pour leur recrutement et la manière dont elles promeuvent la réparation des tissus. Elle fournit également des preuves d'un mécanisme médié par l'Areg sous-tendant cette fonction. Ces connaissances sur la biologie des cellules MAIT fournissent de nouveaux axes thérapeutiques qui pourraient atténuer la douleur, l'inconfort et les complications causés par les plaies non ou mal cicatrisées.
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tel-04021170 , version 1 (09-03-2023)

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  • HAL Id : tel-04021170 , version 1

Cite

Anastasia de Poulpiquet Du Halgouet. In vivo study of MAIT cell tissue repair function. Cellular Biology. Université Paris sciences et lettres, 2022. English. ⟨NNT : 2022UPSLS024⟩. ⟨tel-04021170⟩
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