Transfert de mitochondrie de CSM vers des lymphocytes T: impact sur le métabolisme cellulaire le phénotype et la circulation dans l'auto-immunité – MitoStem

Les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) sont présentes dans la moelle osseuse et dans les organes lymphoïdes secondaires. Elles jouent un rôle physiologique important dans l'homéostasie des cellules T et B car elles sécrètent des cytokines/chimiokines. Différents sous-types de CSM ont été décrits, les CSM exprimant VCAM-1+/CXCL12-/IL7+ convertissent les précurseurs des cellules T CD4 effectrices en cellules mémoire alors que les CSM VCAM-1+/CXCL12+ constituent la niche favorisant la survie des plasmocytes. En outre, nous avons montré que les CSM sont immunosuppressives lorsqu'elles sont injectées par voie systémique dans des conditions inflammatoires. En particulier, elles sont capables d'inhiber la prolifération des cellules T, la différenciation Th17 et d'induire le switch Th2 et Treg fonctionnels et ainsi de prévenir l'arthrite expérimentale. Les interactions entre CSM et cellules T passent par des contacts cellulaires directs et par des facteurs solubles mais l’ensemble des mécanismes impliqués dans l’immunomodulation reste encore méconnu. L'immunomodulation est médiée en partie par l’expression de prostaglandine E2, TGF-ß, interleukine-6 ainsi que de l'IL1RA, TSG6, HLAG5s, indoleamine-2,3-dioxygénase et de l'oxyde nitrique. Plus récemment, la capacité des cellules souches mésenchymateuses à moduler les fonctions cellulaires par transfert mitochondrial a été décrite.

Nous avons établi un protocole de transfert de mitochondries isolées à partir de cellules souches mésenchymateuses et montré leurs effets sur le métabolisme cellulaire et les propriétés fonctionnelles de cellules cibles. De plus, nos résultats préliminaires démontrent que les cellules souches mésenchymateuses peuvent transférer des mitochondries vers des cellules T.
Notre hypothèse est que les CSM, par transfert mitochondrial, induisent un switch entre le métabolisme glycolytique et oxydatif, modulant la différenciation et le phénotype des cellules T. Notre objectif est de déterminer l'impact du transfert des mitochondries de CSM vers différentes sous-populations de lymphocytes T sur leur métabolisme, leurs fonctions et leur phénotype, in vitro en 2D, puis dans une matrice extracellulaire de collagène associée aux CSM, mimant le stroma de la moelle osseuse et permettant l‘analyse de la recirculation des cellules T. Enfin, l’impact du transfert de mitochondries de CSM aux lymphocytes T effecteurs sera étudié dans un modèle de diabète auto-immun.

Afin de comprendre l'impact sur l'effet immunitaire des cellules souches mésenchymateuses médullaires du transfert de leurs mitochondries, nous proposons un projet de 3 ans, organisé en 4 tâches :
1. Évaluation des voies moléculaires et de l'ampleur du transfert mitochondrial à partir de cellules souches mésenchymateuses vers les cellules T in vitro
2. Génération d'une matrice de collagène associée aux CSM, mimant la niche 3D de la moelle osseuse et les interactions dynamiques avec les cellules T
3. Évaluation de l'impact métabolique et phénotypique pour les lymphocytes T qui ont acquis des mitochondries de CSM de la moelle osseuse
4. Évaluation de l'impact du transfert de mitochondries de CSM aux lymphocytes T in vivo dans un modèle d’autoimmunité

Nous proposons un projet interdisciplinaire avec deux partenaires complémentaires : le partenaire Inserm possède une expertise dans la biologie et la physiologie des cellules souches mésenchymateuses et l'immunothérapies des maladies inflammatoires, le partenaire CNRS apporte son expertise dans le domaine de la chimie de biopolymères et du collagène, afin de recréer de structures 3D mimant le microenvironnement médullaire. La compréhension des voies par lesquelles les CSM interagissent avec les cellules T, modulant leurs fonctionnalités et leur circulation, pourrait constituer la base pour la conception de nouvelles stratégies d'immunothérapie.