Les adduits de bases nucléiques se liant à MR1 et activant les cellules T restreintes par MR1

Contexte académique

Les cellules MR1T sont une classe récemment découverte de cellules T, capables de reconnaître les antigènes présentés par la molécule MR1, liée à la classe I du complexe majeur d’histocompatibilité, sans avoir besoin d’une infection microbienne. In vitro, les cellules MR1T montrent des caractéristiques de type auxiliaire et cytotoxique des cellules T, mais les antigènes endogènes qu’elles reconnaissent restent inconnus, entravant la compréhension de leur rôle physiologique et de leur potentiel thérapeutique. Cette étude vise à révéler les antigènes endogènes des cellules MR1T, pour clarifier leur rôle sous des conditions biologiques et pathologiques.

Source

Cet article a été rédigé par Vacchini et al., les auteurs provenant de l’Hôpital Universitaire de Bâle et de l’Université de Bâle, de l’École Polytechnique Fédérale de Zurich, de l’Université du Minnesota, de l’Institut Mario Negri de Recherche Pharmacologique, entre autres institutions. L’article a été publié le 10 mai 2024 dans la revue Science Immunology.

Déroulement de la recherche

Processus de recherche

a) Processus détaillé de l’étude

L’étude utilise plusieurs méthodes génétiques, pharmacologiques et biochimiques pour explorer les antigènes reconnus par les cellules MR1T. À travers un criblage de perturbation du génome par CRISPR-Cas9, les voies métaboliques clés dans le processus de reconnaissance des cellules cibles par les cellules MR1T ont été explorées. En premier lieu, un clone cytotoxique prototype de cellules MR1T, TC5A87, a été utilisé pour réaliser des séries de killing multiples, jusqu’à l’enrichissement des séquences single-guide RNA (sgRNA) des cellules survivantes, révélant 243 sgRNA enrichis et 5331 sgRNA épuisés, ce qui a mis en évidence plusieurs gènes liés aux processus métaboliques.

Les résultats de criblage ont été analysés par enrichissement binomial des termes de l’ontologie génique (GO terms), identifiant 127 cibles géniques enrichies et 650 cibles géniques épuisées, principalement impliquées dans la synthèse de la base carbone, le métabolisme des glucides, le métabolisme des protéines, etc. Des recherches ultérieures utilisant un modèle de reconstruction de la réaction in vivo avec des cellules knockout d’un seul gène (RECON3D) ont prédit l’impact des knockout de gènes uniques sur les réseaux métaboliques, confirmant l’importance de la phosphorylation oxydative et du métabolisme des purines dans ce processus.

b) Résultats principaux détaillés

L’étude a identifié plusieurs gènes et métabolites dans la voie du métabolisme des purines, tels que l’adénosine désaminase (ADA), l’adénilosuccinate synthase 1 (ADSSL1), et les protéines du domaine laccase 1 (LACC1), liés à l’activation des cellules MR1T. Les expériences de knockout de ces gènes ont montré que leur absence affecte significativement la reconnaissance et l’activation des cellules MR1T.

En ajoutant des nucléotides synthétiques et d’autres composés à des cellules de leucémie aiguë monocytaires THP-1 en culture, l’étude a montré que l’absence d’ADA et d’autres membres du métabolisme des purines augmente significativement la réaction des cellules MR1T aux antigènes, notamment sous l’effet des nucléotides synthétiques. De plus, des composés comme la nitroéthanal glyoxal (DADO), la guanine, et la guanosine à haute concentration augmentent la réactivité de certains clones de cellules MR1T.

Accumulation de méthylglyoxal et collaboration avec la voie du métabolisme des purines

L’étude a observé, à travers des données de criblage, que l’isomérase des trioses phosphates (TPI1) et la voie de la glycolyse sont liées à la production de méthylglyoxal. En utilisant un knockout de TPI1 ou une inhibition par l’aldéhyde déshydrogénase (GLO1) ou la protéine contenant un domaine de glyoxylase (GLOD4), l’accumulation de méthylglyoxal améliore significativement l’activation des cellules MR1T. Les résultats ont été confirmés par des réactions synthétiques et des mesures de cytokines, montrant qu’une exposition à la méthylglyoxal et à des inhibiteurs clés du métabolisme des purines renforce la réactivité des cellules MR1T.

Liaison des métabolites à MR1

Les études sur la liaison MR1 avec des dérivés nucléiques révèlent que les changements dans la voie du métabolisme des purines et la phosphorylation oxydative sont cruciaux pour la présentation des antigènes MR1. Par chromatographie liquide haute performance (HPLC) couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (HRMS), des adduits de bases carbone-nucléiques ont été trouvés se liant à la molécule MR1, soutenant l’activation des cellules MR1T. Ces molécules incluent principalement les adduits éthényles adénosine intrachain (ETHENO-A) et les adduits M1Ado et M1Ade.

Reconnaissance par les cellules MR1T et pertinence clinique

L’étude a également utilisé des tétramères de ligands MR1 synthétiques pour identifier et isoler les cellules MR1T dans des échantillons de sang de donneurs, trouvant que des cellules T positives MR1-m1Ado tétramères existent tant chez des individus en bonne santé que chez des patients atteints de cancer pulmonaire non à petites cellules. Ces cellules T produisent de l’interféron gamma (IFN-γ) en présence des antigènes MR1-m1Ado, confirmant l’importance de ces antigènes dans les environnements physiologiques et pathologiques.

Conclusions de l’étude

Valeur scientifique et application

L’étude révèle le mécanisme de reconnaissance des cellules MR1T et le processus spécifique de reconnaissance des métabolites, offrant une nouvelle perspective pour comprendre le rôle des cellules MR1T en conditions physiologiques et pathologiques. Cette découverte aide non seulement à mieux comprendre le mécanisme de reconnaissance immunitaire des cellules MR1T, mais elle fournit également une base pour le développement de nouvelles stratégies d’intervention contre le cancer et des thérapies immunitaires.

Points forts de la recherche

1. Nouveaux antigènes découverts : Identification des nouveaux antigènes endogènes des cellules MR1T, comblant une lacune dans ce domaine.
2. Intégration multidisciplinaire : Utilisation des outils génétiques, pharmacologiques, et biochimiques, fournissant des données complètes et précises pour la recherche.
3. Pertinence clinique : Validation des résultats dans des échantillons de personnes en bonne santé et de patients cancéreux.

Les prochaines étapes de la recherche porteront sur la compréhension du rôle physiologique des cellules MR1T et leur potentiel dans le traitement du cancer, ainsi que sur l’exploration de l’application plus large et des mécanismes de reconnaissance des antigènes des cellules MR1T.

Conclusion

Cet article, en explorant en profondeur la source des antigènes des cellules MR1T et leur mécanisme d’action, offre de nouvelles cibles potentielles pour l’immunothérapie. Les résultats montrent que les changements métaboliques, particulièrement les adduits de bases nucléiques-carbonées, jouent un rôle clé dans la reconnaissance et la réaction des cellules MR1T, fournissant une base théorique pour des stratégies thérapeutiques ciblées sur les cellules MR1T.