Des cellules immunitaires rares trouvées à des niveaux étonnamment élevés chez les personnes vivant au-delà de 110 ans révèlent un schéma inhabituel d’expansion clonale, de différenciation et de flexibilité fonctionnelle.
Étude : CD4 CTL chez les supercentenaires : Signes d’expansion adaptative dans le vieillissement en bonne santé. Crédit d’image : Sean Pavone/Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Rapports de cellulesles chercheurs ont caractérisé les lymphocytes T cytotoxiques CD4 (CTL CD4) chez les supercentenaires.
Le vieillissement est marqué par un déclin fonctionnel progressif, entraîné par des altérations cellulaires et moléculaires, notamment la sénescence cellulaire, les mutations de l’ADN et le dysfonctionnement mitochondrial. Les supercentenaires, personnes âgées de 110 ans ou plus, constituent un modèle de vieillissement en bonne santé, atteignant la longévité tout en retardant ou en évitant les maladies liées à l’âge, par exemplele cancer et les maladies cardiovasculaires. Leurs profils épigénomique, immunitaire et cardiovasculaire semblent plus jeunes pour leur âge.
Les auteurs avaient précédemment signalé une fréquence accrue de CTL CD4 chez les supercentenaires. Ces cellules sont rares dans le sang périphérique dans des conditions normales mais ont été détectées lors d’infections virales, notamment le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) infection. Des études récentes indiquent que les CTL CD4 peuvent tuer les cellules tumorales dans tous les cancers, notamment le cancer colorectal et le mélanome. Néanmoins, le rôle des CTL CD4 dans le vieillissement en bonne santé reste inconnu.
Résumé graphique illustrant l’expansion et la diversification proposées des lymphocytes T cytotoxiques CD4 (CTL CD4) suite à une stimulation répétée par des antigènes persistants présentés par le CMH de classe II, avec des cellules développées par clonage adoptant des sous-types fonctionnels distincts.
L’étude et les résultats
Dans la présente étude, les chercheurs ont caractérisé les CTL CD4 dans des groupes d’âge plus âgés, en mettant l’accent sur les supercentenaires. Premièrement, ils ont généré des profils unicellulaires de protéines de surface, de transcriptomes et de récepteurs de lymphocytes T (RCT) séquences de cellules T de huit individus âgés de 70 à 90 ans, 10 centenaires et 10 supercentenaires. Au total, 43 584 lymphocytes T ont été collectés et stratifiés en 13 groupes, les lymphocytes T γδ, CD8 et CD4 étant les principales classes.
Les CTL CD4 ont été identifiés à partir des clusters CD4 sur la base de la co-expression de gènes cytotoxiques (granzyme H (GZMH) et la granzyme B (GZMB)) et CD4. Les CTL CD4 sont devenus de plus en plus abondants dans les trois groupes d’âge ; les proportions médianes de CD4 CTL étaient de 4 % chez les non-centenaires, de 9,6 % chez les centenaires et de 17,6 % chez les supercentenaires. Notamment, un non-centenaire cliniquement sain présentait la proportion la plus élevée de CTL CD4. L’analyse basée sur un modèle d’ensembles de données publics unicellulaires couvrant plus de 1 500 échantillons tout au long de la vie humaine a en outre indiqué que les CTL CD4 restaient relativement rares aux âges plus jeunes, mais augmentaient nettement en abondance et en variabilité à un âge extrêmement avancé.
L’équipe a ensuite étudié la transition apparente des cellules auxiliaires CD4 vers un phénotype cytotoxique. Les CTL CD4 étaient marqués par la perte de CD27 et CD28, les distinguant des clusters CD4 restants. Les CTL CD4 présentaient un phénotype distinctif de CD45RO+, CD45RA−, récepteur de chimiokine à motif CC 7-négatif (RCC7−), mort cellulaire programmée 1-négatif (PD-1−), et CD95mid, révélateur d’une différenciation avancée sans signe d’épuisement.
L’analyse transcriptionnelle a en outre corroboré ce phénotype, révélant une faible expression de gènes associés à l’épuisement, tels que l’activation des lymphocytes 3 (GAL3) et la protéine 4 associée aux CTL (CTLA4). Une population CD27−CD28+, comprenant 10,5 % de cellules T CD4, a été identifiée comme un état de transition potentiel entre les cellules auxiliaires CD4 et les CTL, ce qui concorde avec la perte de CD27 avant CD28 au cours de cette transition. Les chercheurs se sont ensuite concentrés sur les répertoires TCR des CTL CD4, caractérisant leur composition en récepteurs et leur structure clonale.
Une expansion clonale des CTL CD4 a été détectée dans tous les échantillons. De plus, la double expression du TCR, c’est à direl’expression de deux chaînes alpha ou bêta dans un seul lymphocyte T, a été observée dans cinq clones supérieurs, bien que les TCR doubles ne soient pas uniques aux CTL CD4 et que leur signification fonctionnelle reste incertaine. Le gène TCRγ était exprimé dans les CTL CD4 à environ la moitié du niveau observé dans les cellules T γδ. L’équipe a ensuite exploré des cibles antigéniques potentielles pour les CTL CD4 dans les bases de données publiques TCR en analysant la région 3β déterminant la complémentarité (CDR3β) séquences des meilleurs clones.
Les séquences CDR3β correspondaient à celles des lymphocytes T développés dans des échantillons provenant du cancer du poumon non à petites cellules, du cancer du sein et du carcinome hépatocellulaire. Cependant, les correspondances étaient basées uniquement sur les séquences CDR3β et n’établissent pas que les cellules T reconnaissent les mêmes antigènes. Une analyse secondaire unicellulaire a ensuite été réalisée en utilisant deux échantillons de chaque groupe d’âge pour mieux comprendre la fonction CD4 CTL. Les cellules ont été divisées en deux ensembles : les contrôles non stimulés et les cellules stimulées. ex vivo avec du PMA et de l’ionomycine. Les transcriptomes, les TCR et les protéines de surface ont été profilés.
Les cellules ont été classées en huit groupes, regroupés en deux classes principales : les états activé (CD69+) et au repos (CD69−). Ces deux classes contenaient chacune quatre groupes : cellules T CD8, cellules naïves CD4, cellules auxiliaires CD4 et CTL CD4. La population intermédiaire CD27−CD28+ a été identifiée dans les états au repos et activé. Perforine 1 (PRF1) et GZMB étaient régulés positivement dans les cellules activées, tandis que GZMH et GZMA étaient régulés négativement.
Les cellules activées ont montré une expression élevée du facteur de nécrose tumorale des cytokines inflammatoires (TNF)-α et interféron (IFN)-γ. Une analyse en sous-groupement de cellules activées à l’aide de l’interleukine (IL) les gènes ont révélé huit groupes, chacun avec des modèles d’expression distincts de l’IL. Un groupe présentait des niveaux élevés d’IL-13 et d’IL-4, tandis qu’un autre groupe présentait des niveaux élevés d’IL-21. Malgré les différences entre les IL spécifiques, tous les groupes présentaient des niveaux élevés d’IFN-γ et de TNF-α. Les clones de TCR hautement développés ont été répartis dans plusieurs sous-groupes définis par des cytokines, ce qui suggère que les cellules d’un même clone peuvent adopter différents profils de cytokines après activation.
Conclusions
En résumé, les CTL CD4 augmentent au cours des derniers stades du vieillissement, avec une expansion clonale substantielle observée dans tous les groupes d’âge. Certains clones supérieurs présentaient une double expression du TCR, tandis que les CTL CD4 présentaient également l’activation non canonique des gènes TCRγ. Les meilleurs clones de TCR, même provenant de supercentenaires en bonne santé, correspondaient aux séquences CDR3β de patients atteints de cancer, mais ces chevauchements ne démontrent pas de spécificité antigénique partagée. Dans l’ensemble, les CTL CD4 pourraient se développer et se diversifier en tant que réponse adaptative aux antigènes persistants, contribuant potentiellement à la longévité et à la suppression du cancer.
Les auteurs préviennent toutefois que l’étude n’a pas établi directement les fonctions des cellules. in vivose concentrait sur les cellules T en circulation plutôt que sur les cellules T résidant dans les tissus, et s’appuyait sur ex vivo stimulation dans une cohorte relativement petite. L’accumulation de CD4 CTL a également été associée à des pathologies inflammatoires et auto-immunes dans d’autres contextes, ce qui suggère que ces cellules pourraient agir comme une arme à double tranchant au cours du vieillissement.
