Rôle différentiel des cellules épithéliales intestinales et pulmonaires dans le recrutement des cellules Th17 vers les sites de réplication du virus de l'immunodéficience humaine de type 1

Abstract

L’infection à VIH-1 est associée à une forte déplétion des lymphocytes T CD4+ à polarisation Th17 au niveau des tissus lymphoïdes associés aux muqueuses intestinales (GALT, gut-associated lymphoid tissues). Ceci conduit à la translocation microbienne, qui est une cause d’activation immunitaire chronique et de progression de la maladie. Les cellules épithéliales (CE) jouent un rôle critique dans le maintien de l’intégrité et de l’homéostasie au niveau des muqueuses intestinales via le recrutement des cellules de l’immunité innée (e.g., neutrophiles) et adaptative (e.g., cellules Th17). Les neutrophiles produisent des molécules antivirales (e.g., défensines-) et ont la capacité de limiter la réplication virale au niveau des muqueuses. Les cellules Th17 jouent un double rôle lors de l’infection à VIH. Elles contribuent d’une part à la défense contre différents pathogènes opportunistes en augmentant, via la production d’IL-17, la capacité des CE à attirer les cellules Th17 et les neutrophiles. D’autre part, les cellules Th17 jouent un rôle délétère en tant que cibles de réplication virale et sources de cytokines pro-inflammatoires. La fréquence des cellules Th17 est diminuée dans les GALT mais pas dans les poumons des patients infectés par le VIH, suggérant qu’il existe des mécanismes différents par lesquels les cellules Th17 sont recrutées vers ces sites anatomiques. Nous avons testé l’hypothèse selon laquelle le VIH interfère avec la capacité des CE intestinales et non pas pulmonaires à produire des chimiokines (CK) responsables de l’attraction des cellules Th17 et des neutrophiles. Nous avons démontré que les CE intestinales et pulmonaires produisent des CK spécifiques pour les cellules Th17 (CCL20) et les neutrophiles (CXCL8) en réponse à des stimuli pro-inflammatoires tels que l’IL-1 et le TNF-. Le TNF- agit en synergie avec l’IL-17, un « signal de danger » récemment identifié, et augmente la capacité des CE intestinales mais pas pulmonaires à produire la chimiokine CCL20. Cette synergie s’explique par l’augmentation préférentielle de l’expression du récepteur à l’IL-17 à la surface des CE intestinales suite à la stimulation par le TNF-. L’exposition au VIH n’affecte pas la production de CCL20 et de CXCL8 par les CE intestinales, mais altère la capacité des CE alvéolaires à produire ces chimiokines en accord avec la permissivité sélective de ces dernières à l’infection par le VIH. En conclusion, nos résultats démontrent que (i) le VIH n’interfère pas directement avec la capacité des CE intestinales à recruter des cellules Th17 et des neutrophils et que (ii) la production de CCL20 par ces cellules est dépendantes de la synergie entre le TNF- et l’IL-17. Ainsi, la déplétion des cellules Th17 et la pénurie en IL-17 dans les GALT des sujets infectés pourrait causer de façon préférentielle des altérations fonctionnelles au niveau des CE intestinales, se traduisant par l’altération du recrutement des cellules Th17 en réponse au CCL20.

The HIV-1 infection is associated with a severe loss of CD4+ T-cells with Th17 polarization from the gut-associated lymphoid tissues (GALT). These alterations lead to microbial translocation, which is a cause of chronic immune activation and disease progression in HIV-infected subjects. Epithelial cells (EC) play a critical role in maintaining mucosal integrity and homeostasis in the GALT by mechanisms including recruitment of innate (e.g., neutrophils) and adaptive immunity cells (e.g., Th17 cells). Neutrophils produce antiviral molecules (e.g., -defensins) that may limit HIV replication at mucosal sites. Th17 cells play a dual role in HIV pathogenesis. Th17 cells contribute to the defence against different opportunistic pathogens by increasing the ability of epithelial cells to attract neutrophils in an IL-17-dependent manner. On the other hand, Th17 cells play a deleterious role in HIV pathogenesis as they are sites of productive viral replication and a source of pro-inflammatory cytokines. The frequency of Th17 cells is decreased in the GALT but not in the lungs of HIV-infected individuals, suggesting distinct mechanisms of Th17 recruitment in these anatomic sites in the context of HIV pathogenesis. In this manuscript we tested the hypothesis that HIV differentially interfere with the ability of intestinal but not pulmonary EC to produce chemokines that attract Th17 cells and neutrophils. We demonstrated that both intestinal and pulmonary EC produce chemokines that specifically attract Th17 cells (CCL20) and neutrophils (CXCL8) upon stimulation with the pro-inflammatory cytokines IL-1 and TNF- . TNF-α acted in synergy with IL-17, a recently identified « danger signal », and increases the capacity of intestinal but not pulmonary EC to produce CCL20. This synergistic effect can be explained by the preferential upregulation of IL-17 receptor expression on intestinal EC upon TNF- stimulation. The exposure of intestinal EC to HIV did not affect their ability to produce CCL20 and CXCL8; however, exposure to HIV altered the production of these chemokines by alveolar EC, consistent with their selective permissiveness to infection. In conclusion, our results demonstrate that (i) HIV does not interfere directly with the ability of intestinal EC to attract Th17 cells and neutrophils and that (ii) the ability of intestinal EC to recruit the Th17 cells via CCL20 production is selectively dependent on the synergy between TNF- and IL-17. Thus, the depletion of Th17 cells and the shortage in IL-17 in the GALT of HIV-infected subjects may preferentially lead to functional alterations of the intestinal barrier resulting by the alteration of Th17 recruitment in response to CCL20.