Identification de facteurs influençant le système immunitaire périphérique en sclérose tubéreuse de Bourneville et sclérose en plaques

Abstract

L’épilepsie et la sclérose en plaques (SEP) sont des maladies neurologiques chroniques généralement diagnostiquées respectivement chez l’enfant et le jeune adulte. Elles touchent toutes les deux le système nerveux central et sont associées à des lésions multifocales démontrant une forte réponse gliale, une infiltration leucocytaire et un dommage neuroaxonal.x En sclérose tubéreuse de Bourneville (STB), l’hyperactivation de la voie mTOR est associée au développement de tumeurs bénignes (hamartomes). Dans le SNC, les tubers corticaux et les nodules sous-épendymaires sont les principales manifestations. Ils contribuent au développement d’épilepsie, fréquemment observée en STB et souvent pharmacorésistante. Bien que les processus neuroinflammatoires puissent contribuer à l’épileptogénèse et que la voie mTOR soit directement impliquée dans la biologie de la réponse immunitaire, la contribution de l’inflammation à l’hétérogénéité des manifestations systémiques et neurologiques en STB demeure peu étudiée. Nous avons émis l’hypothèse que des marqueurs d’inflammation périphérique et du SNC mesurables dans le sang seraient altérés en STB, et représenteraient des biomarqueurs associés au phénotype clinique. Par analyse multiplex, nous avons identifié GFAP comme un marqueur permettant de distinguer les personnes avec STB des contrôles, et plus particulièrement les personnes avec épilepsie associée à la STB. Nous avons également identifié des marqueurs inflammatoires élevés en STB (CCL3, EGF, CXCL8 et IL-1b), ou propres à épilepsie reliée à la STB (IL-6, IL-17A, IL17C, TNF), et qui ne sont pas diminués chez les personnes traitées avec inhibiteur de mTOR (traitement chronique). En SEP, l’efficacité des traitements diminue avec l’âge alors que l’accumulation d’incapacité neurologique progresse. Afin de déterminer si le vieillissement du système immunitaire est accéléré en SEP et d’investiguer l’impact des traitements modificateurs de la maladie sur l’immunosénescence, nous avons étudié les cellules mononuclées du sang périphérique dans une large cohorte d’adultes (18-75 ans) comprenant 94 contrôles sains et 273 personnes avec SEP. Vu son impact sur l’immmunosénescence, nous avons déterminé la sérologie cytomégalovirus (CMV). Par séquençage ARN d’un sous-groupe d’échantillons appariés pour l’âge, le sexe et le statut CMV, nous avons tout d’abord identifié un enrichissement de diverses voies ontologiques associées à la sénescence, au senescence-associated secretory phenotype (SASP) et à l’arrêt du cycle cellulaire. Nos analyses non supervisées et conventionnelles de cytométrie en flux ont démontré une augmentation prématurée du ratio CD4 :CD8 et une attrition accélérée des populations naives avec l’âge en SEP. De plus, nous avons observé que les cellules CD4 et CD8 avec profil CD27-CD28+ sont plus fréquentes chez les individus SEP CMVneg âgés de plus de 45 ans. En utilisant des échantillons pairés, nous avons démontré une atténuation de la signature transcriptomique d’immunosénescence/SASP suite à l’initiation du traitement en SEP. Finalement, la lymphopénie associée aux traitements modificateurs de la maladie en SEP est fortement exacerbée après 45 ans. En résumé, nous avons mis en évidence des marqueurs sanguins associés à l’inflammation en STB et à l’immunosénescence en SEP qui peuvent représenter des biomarqueurs et/ou médiateurs associés aux manifestations cliniques applicables en clinique pour le suivi de ces maladies neurologiques. Epilepsy and multiple sclerosis (MS) are chronic neurological diseases that are usually diagnosed in children and young adults, respectively. Both are central nervous system-related and associated with multifocal lesions demonstrating strong glial response, leukocyte infiltration, and neuroaxonal damage. In tuberous sclerosis complex (TSC), hyperactivation of the mTOR pathway is associated with the development of benign tumors (hamartoma). In the CNS, cortical tubers and subependymal nodules are the main manifestations. They contribute to the development of epilepsy, frequently observed in TSC and are frequently drug-resistant. Although neuroinflammatory processes may contribute to epileptogenesis and the mTOR pathway is directly involved in the biology of the immune response, the contribution of inflammation to the heterogeneity of systemic and neurological manifestations in TSC remains poorly studied. We hypothesized that markers of peripheral and CNS inflammation measurable in blood would be altered in TSC, and would represent biomarkers associated with the clinical phenotype. By multiplex assays, we identified GFAP as a marker to distinguish people with TSC from controls, and more specifically people with epilepsy associated with TSC. We also identified inflammatory markers that are high in TSC (CCL3, EGF, CXCL8 and IL-1b), or epilepsy-related (IL-6, IL-17A, IL17C, TNF) and not decreased in people treated with an mTOR inhibitor (chronic treatment). In MS, the efficacy of treatments decreases with age while the accumulation of neurological disability progresses. In order to determine whether the aging of the immune system is accelerated in MS and to investigate the impact of disease-modifying treatments on immunosenescence, we studied peripheral blood mononuclear cells in a large cohort of adults (18-75 years) including 94 healthy controls and 273 people with MS. Due to its impact on immunosenescence, we determined cytomegalovirus (CMV) serology. By RNA sequencing of a subgroup of matched samples for age, sex and CMV status, we first identified an enrichment of various ontological pathways associated with senescence, senescence-associated secretory phenotype (SASP) and cell cycle. Our unsupervised and conventional flow cytometry analyses showed a premature increase in the CD4:CD8 ratio and an accelerated attrition of the naïve populations with age in MS. In addition, we observed that CD4 and CD8 cells with CD27-CD28+ profile are more common in CMVneg MS individuals over 45 years of age. Using paired samples, we demonstrated an attenuation of the transcriptomic signature of immunosenescence/SASP following initiation of MS treatment. Finally, lymphopenia with MS disease-modifying treatments is strongly exacerbated after 45 years. In summary, we have identified blood markers associated with inflammation in TSC and immunosenescence in MS that may represent biomarkers and/or mediators associated with clinical manifestations applicable in the clinical follow-up of these diseases neurological.