L'expression de la protéine de l'hémochromatose HFE est modulée par les lymphocytes T activés et inhibe la présentation antigénique par MHC I

Abstract

La présentation antigénique par le complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) I est un processus ubiquitaire permettant la présentation de protéines endogènes qui reflètent l'état de la cellule à la surface cellulaire aux lymphocytes T CD8+ dans le contexte de la surveillance et la réponse immunitaires. Ainsi, l'expression des molécules du MHC I classiques est induite en réponse aux stimuli inflammatoires afin de favoriser la reconnaissance immunitaire et l'élimination des pathogènes. HFE est une molécule du MHC Ib non-classique qui sert de régulateur négatif de l'absorption du fer. HFE est associé au développement de l'hémochromatose héréditaire (HH), maladie associée au métabolisme du fer mais souvent accompagnée de défauts immunitaires. Ainsi, nous avons en premier lieu étudié l'impact de HFE sur la présentation antigénique par MHC I, afin d'expliquer en partie les défauts immunitaires liés à l'HH associée à HFEC282Y. Puis, compte tenu de l'impact de l'inflammation sur l'expression des molécules du MHC I classiques, nous avons étudié la régulation de l'expression de HFE en réponse aux stimuli inflammatoires induits par les cellules du sang périphérique mononucléées (PBMC).

Nous avons mis au point un système d’expression antigénique dans lequel nous contrôlons l’expression de MHC I, de HFE et d’un antigène pour lequel nous avons généré des lymphocytes T CD8+ spécifiques. Nos résultats démontrent que la forme sauvage de HFE (HFEWT), contrairement à sa forme mutée (HFEC282Y), inhibe la reconnaissance de complexes MHC I/peptide (pMHC). Nous avons également démontré que l'inhibition de la reconnaissance est maintenue, indépendamment des niveaux d'expression de MHC I à la surface, d'une compétition pour la β2-microglobuline, de la capacité de HFE d'interagir avec le récepteur de la transferrine, de l'origine de l'antigène ou de l'affinité de celui-ci. Par ailleurs, nous avons identifié les domaines α1-2 de HFEWT comme étant responsables de l'inhibition de la reconnaissance antigénique. Par contre, la reconnaissance de peptides chargés de manière externe sur les molécules du MHC I présentes à la surface n'a démontré aucune inhibition en présence de HFEWT, suggérant que HFEWT pourrait affecter la reconnaissance en interférant avec le processus d'apprêtement antigénique intracellulaire.

À l’inverse, nous avons souhaité déterminer si les lymphocytes T activés pouvaient influencer les niveaux d'expression de HFE. En termes de régulation de l'expression de HFE, nous avons établi que HFE est exprimé dans les tissus sains chez l'humain et induit chez les lignées de cancers du colon, du sein, du poumon, du rein et du mélanome. Par ailleurs, en co-cultivant des lymphocytes T activés avec ces lignées tumorales, nous avons démontré que l'expression de HFE est fortement inhibée dans toutes ces lignées tumorales lorsqu'exposées à des lymphocytes T activés. Finalement, la modulation de l'expression de HFE est indépendante du contact cellulaire et semble médiée en partie par le GM-CSF, l'IFN-γ et le TNF.

En somme, ces résultats suggèrent que les lymphocytes T de l'hôte modulent l'expression de HFE dans le microenvironnement inflammatoire, ce qui pourrait promouvoir la reconnaissance des antigènes présentés sur les molécules du MHC I présentées aux lymphocytes T CD8+ antigène-spécifiques. De plus, ces études soulèvent la possibilité d'un nouveau rôle physiologique de HFEWT dans la voie de présentation antigénique par MHC I, qui pourrait moduler l'immunogénicité des antigènes et la réponse immunitaire cellulaire chez l'hôte.

MHC class I antigen presentation is an ubiquitous process by which cells present endogenous proteins to CD8+ T lymphocytes during immune surveillance and response. Accordingly, classical MHC I molecules are up-regulated in response to inflammatory stimuli to favor immune recognition and pathogen clearance. HFE is a non-classical, MHC Ib molecule which acts as a negative regulator of iron absorption. HFE has been linked to the development of hereditary hemochromatosis (HH), an iron overload disease often associated to immune defects. Firstly, we studied the impact of HFE expression on MHC I antigen presentation, as a hypothesis for HH-associated immunological defects observed in HFEC282Y-mutated HH patients. Secondly, we evaluated whether, like its classical MHC I counterparts, HFE expression could be modulated in response to peripheral blood mononuclear cell (PBMC) inflammation.

We developed an antigen presentation system in which we control MHC I expression, HFE expression, and expression of a model antigen for which we have generated antigen-specific CD8+ T lymphocytes. Our results demonstrate that wild-type HFE (HFEWT), but not C282Y-mutated HFE (HFEC282Y), inhibits recognition of MHC I antigens. We further demonstrate that inhibition of antigen recognition is maintained regardless of MHC I surface levels, β2-microglobulin competition, HFE ability to interact with transferrin receptor, antigen origin, or epitope affinity. We identified the α1-2 domains of HFEWT as being responsible for inhibiting antigen recognition. However, recognition of externally peptide-pulsed 293-A2 remained uninhibited in presence of HFEWT, indicating that HFE may affect T cell recognition by interfering with intracellular antigen processing. We also questioned whether activated T lymphocytes may influence HFE expression. We established that HFE is widely expressed in healthy human tissues and induced in colon cancer, breast cancer, lung cancer, kidney cancer and melanoma cell lines. Furthermore, HFE mRNA expression was drastically inhibited in all tumor cell lines when exposed to activated T lymphocytes. Down-regulation of HFE mRNA expression was independent of cell contact and appears to be partially mediated by GM-CSF, IFN-γ, and TNF.

Overall, these data suggest that host T lymphocytes may alter HFE expression levels in the inflammatory microenvironment, which could, in turn, promote recognition of MHC I antigens presented to antigen-specific CD8+ T lymphocytes. Accordingly, this could suggest a new physiological role for HFEWT in the MHC I antigen presentation pathway, which could modulate antigen immunogenicity and the cellular immune response.