Method Article
La bioénergie des lymphocytes T CD8 peut être interrogée à l’aide du test de stress Mito. Cette méthodologie peut être utilisée pour étudier la programmation métabolique aiguë et chronique. Ce protocole décrit des approches pour examiner les relations entre la biologie des récepteurs des lymphocytes T et l’analyse bioénergétique.
Comprendre comment l’immunométabolisme influe sur la fonction, la différenciation et le destin des lymphocytes a suscité beaucoup d’intérêt et d’attention. La biologie des lymphocytes a été explorée à l’aide de l’analyse bioénergétique et est maintenant devenue un outil d’importance critique dans le domaine. Ainsi, nous avons cherché à optimiser un test d’analyse bioénergétique qui peut être adapté avec des prétraitements et des injections aiguës pour les stimulations de récepteurs. Ici, nous avons évalué le métabolisme ex vivo des lymphocytes T CD8 à l’aide du test de stress Cell Mito pour évaluer les taux de consommation d’oxygène et d’acidification extracellulaire chez les lymphocytes T CD8 naïfs et effecteurs. Des lymphocytes T CD8 effecteurs spécifiques de l’antigène ont été obtenus par stimulation ex vivo , et des lymphocytes T CD8 naïfs ont été prélevés à partir de splénocytes et isolés par séparation par colonne de billes magnétiques.
Les prétraitements sont effectués dans des microplaques et nous détaillons comment préparer les cartouches de capteurs. Nous montrons comment les ports d’injection peuvent être chargés de médicaments pour mesurer indirectement les capacités métaboliques et avec des modulateurs métaboliques, ce protocole peut être utilisé pour étudier l’activité enzymatique spécifique. Les stimulations des récepteurs des lymphocytes T peuvent être étudiées en temps réel avec une injection aiguë et la stimulation avec des anti-CD3/CD28 à l’aide des ports d’injection. Les analyseurs d’instruments sont utilisés pour les mesures et la collecte de données et la visualisation des données se fait à l’aide de logiciels pour interpréter le métabolisme cellulaire. Cette stratégie produit une grande quantité de données sur la biologie des cellules immunitaires et la bioénergétique mitochondriale, ce qui permet aux chercheurs de personnaliser le protocole de nombreuses façons pour explorer le métabolisme des lymphocytes T CD8.
Le destin et la fonctionnalité des cellules immunitaires sont considérablement influencés par le métabolisme, la consommation oxydative et la respiration anaérobie1,2,3,4. Récemment, on s’est intéressé de plus en plus à la modulation métabolique en tant que stratégie pour reprogrammer ou revigorer le destin et la fonction effectrice des lymphocytes T CD8 et améliorer la clairance virale ou renforcer l’immunité antitumorale endogène 5,6,7,8,9. Notamment, la signalisation du récepteur antigénique par le biais du récepteur des lymphocytes T (TCR) est une condition clé de la différenciation des lymphocytes T CD8, ce qui entraîne une signalisation et une activation en aval 10,11,12 (Figure 1). L’exposition prolongée à des agressions immunologiques provoque une stimulation persistante spécifique de l’antigène sur le TCR, conduisant finalement à des états inflammatoires chroniques, à une fatigue des lymphocytes T, à un remodelage du microenvironnement immunitaire et à un échappement immunitaire 11,13,14,15,16,17,18,19.
Le métabolisme des lymphocytes T CD8 épuisés est fondamentalement distinct de celui des lymphocytes T CD8 effecteurs fonctionnels 2,3,14,15,18,20. La différenciation des lymphocytes T, la sécrétion d’interféron γ (IFNγ) et la capacité de rappel sont, en partie, déterminées par la fonction mitochondriale et les produits de dégradation de la β-oxydation. Les lymphocytes T CD8 IFNγ+ sont des composants essentiels des réponses immunitaires antitumorales et antivirales 21,22,23. Le flux métabolique spécifique via la glycolyse et la chaîne de transport d’électrons est important pour l’activation des lymphocytes T CD8, la sécrétion de cytokines et les réponses de mémoire 4,11,13,15,18,24,25,26,27,28 . Les réponses optimales, y compris l’activation des lymphocytes T et la différenciation des effecteurs, nécessitent une réponse mitochondriale coordonnée et spécifique, tandis que les défauts mitochondriaux et les espèces réactives de l’oxygène (ROS) excessives caractérisent les lymphocytes T épuisés ou dysfonctionnels 9,29. Récemment, la stimulation persistante des lymphocytes T CD8 in vitro favorise la différenciation exhaustive des lymphocytes T CD8 en partie en induisant un stress oxydatif et en reprogrammant le métabolisme oxydatif et les capacités métaboliques nécessaires à la prolifération des lymphocytes T 1,2,13,20,24,29. Dans l’ensemble, les axes de contrôle métabolique sont des composants essentiels dans la direction de la différenciation des lymphocytes T CD8 et de leur progression vers des phénotypes effecteurs, mémoires ou épuisés/dysfonctionnels.
Les composés métaboliques dirigent également les réponses des cellules immunitaires en fonctionnant comme des molécules de signalisation autocrines ou paracrines 9,30,31,32,33,34,35. La sphingosine-1-phosphate (S1P) et l’acide lysophosphatidique (LPA) sont des lipides bioactifs et inflammatoires qui signalent via les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) pour moduler la sortie des lymphocytes et la cytotoxicité des lymphocytes T CD836. La signalisation LPA via les récepteurs GPCR LPA sur les lymphocytes T CD8 reprogramme le métabolisme pour augmenter la lipolyse, l’oxydation des acides gras et la fuite de protons9. Dans l’ensemble, la bioénergie et le métabolisme des lymphocytes T CD8 sont en grande partie déterminés par la disponibilité du substrat, les signaux environnementaux et les besoins énergétiques.
Les méthodologies permettant d’interroger le métabolisme des lymphocytes T CD8 sont devenues de plus en plus importantes. Le Cell Mito Stress Test fournit une évaluation complète de la bioénergétique et est maintenant reconnu comme une technique de référence dans le domaine de l’immunométabolisme et de l’énergie des lymphocytes T CD8 9,37. Les cellules adhérentes étaient historiquement utilisées pour le test de stress Mito38 ; cependant, il y a un intérêt croissant pour l’application de ce protocole aux cellules cultivées en suspension et plus particulièrement à l’utilisation de cellules immunitaires pour le test de stress cellulaire Mito. Nous présentons ici un protocole détaillé pour mesurer l’activité métabolique des lymphocytes T CD8 basé sur notre récente publication9. Nous fournissons une explication détaillée de l’expansion des lymphocytes T CD8, de l’isolement naïf des lymphocytes T CD8, de la préparation du test et du traitement avec des protocoles pour les prétraitements et les injections aiguës dans le test de stress cellulaire de Mito. Il est important de noter que nous comparons plusieurs méthodes de stimulation TCR et d’activation des lymphocytes T CD8, y compris la stimulation TCR polyclonale et spécifique de l’antigène.
Ce protocole détaille la stimulation spécifique de l’antigène à l’aide de souris transgéniques OT-I (un modèle de souris transgénique classique) pour lesquelles tous les lymphocytes T de souris expriment les mêmes gènes Vα2 et Vβ5 39. Les lymphocytes T CD8 de souris OT-I hébergent tous le même TCR spécifique de l’octapeptide d’ovalbumine (OVA257-264, également écrit sous la forme de la séquence d’acides aminés SIINFEKL ou N4, un épitope largement étudié qui, lorsqu’il est présenté par le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I, active les lymphocytes T CD8 cytotoxiques39 (Figure 1A). Dans l’ensemble, le modèle de souris transgénique OT-I est largement utilisé par les immunologistes pour étudier la signalisation TCR et la fonction effectrice des lymphocytes T spécifiques de l’antigène. Contrairement à l’activation monoclonale avec le modèle murin OT-I, les lymphocytes T CD8 polyclonaux peuvent être générés avec des anticorps anti-CD3/CD28 contre les sous-unités CD3 du TCR et la molécule de co-stimulationCD28 40 (Figure 1B). Les anticorps anti-CD3/CD28 contournent la composante spécifique de l’antigène de la signalisation TCR pour activer une population polyclonale de lymphocytes T40. En fin de compte, les résultats décrits dans ce rapport comparent plusieurs méthodes d’utilisation du test de stress Cell Mito pour quantifier le flux métabolique dynamique dans les lymphocytes T CD8.
Les souris ont été gardées dans un environnement exempt d’agents pathogènes et entretenues conformément aux normes et règlements du Comité institutionnel de protection et d’utilisation des animaux.
1. Génération et expansion de lymphocytes T CD8 par stimulation spécifique de l’antigène
2. Génération et expansion de lymphocytes T CD8 polyspécifiques via une stimulation anti-CD3/anti-CD28
3. Récolter des lymphocytes T CD8 naïfs
4. Effectuer le test de la fonction mitochondriale
5. Effectuer une version modifiée du test de la fonction mitochondriale avec stimulation TCR dans une expérience distincte avec une injection aiguë d’anti-CD3/CD28
REMARQUE : Le test de la fonction mitochondriale peut être effectué avec une simulation de TCR aigu via deux approches différentes soit par 1) en utilisant des anti-CD3 + anti-CD28 + streptavidine biotinylés décrits à l’étape 5.2 ou 2) des billes magnétiques anti-CD3/CD28 décrites à l’étape 5.3 Ces expériences distinctes ont toutes deux pour fonction de stimuler le TCR via une injection aiguë pendant le test.
Les capacités métaboliques glycolytiques et oxydatives peuvent être mesurées à l’aide d’un test fonctionnel mitochondrial qui évalue les capacités en ciblant les composants de la chaîne de transport d’électrons à des points temporels particuliers (Figure 2A). Différents schémas d’injection peuvent être chargés sur les ports de cartouche du capteur pour modifier le test traditionnel et évaluer la stimulation TCR aiguë (Figure 2B,C). Le nombre de cellules et la concentration de médicaments pour divers types de cellules doivent être optimisés avant d’interpréter les résultats. Ici, ce rapport décrit les conditions qui ont été optimisées pour les lymphocytes T CD8 (Figure 3A,B) avec des inhibiteurs de la chaîne de transport d’électrons optimisés pour mesurer les capacités dans les cellules naïves et effectrices (Figure 4A,B). Il est important de noter que ce test peut être modifié pour étudier la stimulation TCR sur les lymphocytes T CD8 effecteurs générés par une stimulation spécifique de l’antigène ou une stimulation anti-CD3/CD28. Nous examinons plus en détail la réponse des lymphocytes T CD8 à la signalisation lipidique bioactive, en particulier avec l’acide lysophosphatidique ou LPA. Nous avons déterminé que les tendances métaboliques en réponse à la signalisation LPA (à 30 min, 2 h ou 4 h avant le chargement de la microplaque dans l’instrument d’analyse) étaient similaires dans les deux lymphocytes T CD8 activés par une stimulation TCR spécifique de l’antigène ou polyclonale (Figure 5A-D). Le type de stimulation TCR et le mécanisme d’activation ont entraîné des différences subtiles dans lesquelles les cellules métaboliquement énergétiques ont été initialement générées avec une activation spécifique de l’antigène (Figure 5E-L).
L’injection aiguë d’anti-CD3/CD28 sur les lymphocytes T CD8 effecteurs peut stimuler de manière aiguë le TCR avec des mesures en temps réel. Les anti-CD3, anti-CD28 et la streptavidine biotinylés peuvent être utilisés en agrégat pour stimuler le TCR dans un modèle d’injection aiguë. En tant que méthode distincte, des injections aiguës peuvent être effectuées avec des billes magnétiques conjuguées à des anti-CD3 et anti-CD28 dans ce test bioénergétique pour stimuler le TCR en temps réel. Nous avons adapté le modèle pour injecter soit un milieu, soit un anti-CD3 biotinylé, soit un anti-CD28 + streptavidine biotinylée, soit un agrégat d’anti-CD3 + anti-CD28 + streptavidine biotinylée sur des lymphocytes T CD8 OT-I effecteurs au milieu du temps pendant le test (Figure 6A,B). Nous avons observé une stimulation avec des anti-CD3/CD28, ce qui a entraîné une augmentation de l’OCR et de l’ECAR. Les signaux OCR et ECAR étaient également élevés, mais pas au même niveau que les signaux anti-CD3/CD28, avec le signal anti-CD3 biotinylé seul. Il est important de noter que nous trouvons des tendances métaboliques similaires qui sont comparables à l’injection aiguë de billes magnétiques anti-CD3/CD28 (Figure 6C-F). En somme, ces résultats montrent avec de multiples approches et méthodologies que le test de la fonction mitochondriale est robuste et reproductible pour l’étude de l’immunométabolisme des lymphocytes et plus particulièrement des lymphocytes T CD8.
Figure 1 : Activation du récepteur des lymphocytes T avec stimulation spécifique de l’antigène et polyclonale. (A) Schéma de la signalisation spécifique de l’antigène avec le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I avec peptide lié au récepteur des lymphocytes T. (B) Représentation de l’activation polyclonale des lymphocytes T CD8 en liant les sous-unités CD3 et la molécule costimulatrice CD28 avec des anticorps anti-CD3/28. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Ciblage médicamenteux de la chaîne de transport d’électrons dans le test de la fonction mitochondriale. (A) Schéma des inhibiteurs de la chaîne de transport d’électrons (rouge) utilisé ici. (B, C) Pour le test de la fonction mitochondriale, les stratégies d’injection sur la cartouche du capteur sont les suivantes : (B) approche d’injection traditionnelle où l’oligomycine est chargée dans l’orifice A, le FCCP dans l’orifice B et la roténone et l’antimycine A dans l’orifice C. (C) La méthode d’injection aiguë consiste à placer l’injection aiguë (anti-CD3/CD28) dans l’orifice A, l’oligomycine dans l’orifice B, le FCCP dans l’orifice C, et roténone et antimycine A dans l’orifice D. Abréviation : FCCP = 4-(trifluorométhoxy) phényl) carbonohydrazonoyle dicyanure. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Expression de surface des cellules CD8 et CD44, viabilité et différences métaboliques dans les cellules T CD8 générées par la stimulation anti-CD3 et anti-CD28 après un traitement LPA. (A) Les cellules T CD8 effectrices sont générées ex vivo en stimulant les cellules T CD8 dérivées de souris avec SIINFEKL (N4) et les splénocytes en tant que cellules présentatrices d’antigène ou anti-CD3 et anti-CD28 sur des plaques. Le jour 4, l’IL-2 remplace les stimuli initiaux, favorisant la différenciation et la prolifération. Les lymphocytes T CD8 effecteurs homogènes du jour 7 sont ensuite analysés par cytométrie en flux après culture in vitro. (B) Les lymphocytes T sont identifiés par un contrôle sur l’état lymphocytaire, puis l’expression de CD8+/CD44+. Une image représentative montre que CD8 et CD44 ne sont pas affectés avec le traitement LPA. Cette figure a été modifiée à partir de Turner et al.9. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Capacités oxydatives déterminées à partir du taux de consommation d’oxygène. (A,B) Taux de consommation d’oxygène pour les lymphocytes T CD8 naïfs et effecteurs générés par (A) la stimulation et l’expansion spécifiques de l’antigène des lymphocytes T CD8 OT-I ou (B) la stimulation polyclonale anti-CD3/CD28 et l’expansion des lymphocytes T CD8 de souris C57B/6 de type sauvage. L’oligomycine, le FCCP, l’antimycine A et la roténone ont été injectés à des intervalles de 18 minutes avec un milieu de glucose de 25 mM. Les résultats sont présentés sous forme de données représentatives et ont été obtenus à l’aide de n = 6 répétitions techniques. (C, D) Les mesures de capacité dérivées des tests de flux métaboliques effectués dans des panels (A, B) montrent les calculs de la respiration basale, de la respiration maximale, de la production liée à l’ATP et de la fuite de protons. (C) Les capacités métaboliques ont été déterminées à partir des lymphocytes T CD8 OT-I et correspondent aux données présentées dans le panneau (A). (D) Les capacités métaboliques déterminées à partir des lymphocytes T C57BL/6 CD8 correspondent aux données présentées dans le panneau (B). L’analyse du test t non appariée de Student a été effectuée pour l’ensemble de la figure où *p < 0,05, **p < 0,005, ***p < 0,0005 et ****p < 0,0001. Abréviations : OCR = Taux de consommation d’oxygène ; Oligo = oligomycine ; FCCP = dicyanure de 4-(trifluorométhoxy) phényl) carbonohydrazonoyle ; ant = antimycine A ; pourriture = roténone. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : Tendances similaires des réponses des lymphocytes T CD8 effecteurs à la signalisation du récepteur LPA, indépendamment de l’activation spécifique de l’antigène ou polyclonale. (A,B) Le taux de consommation d’oxygène des lymphocytes T CD8 est mesuré à partir de cellules générées par (A) la stimulation et l’expansion spécifiques de l’antigène des lymphocytes T CD8 OT-I ou (B) la stimulation polyclonale anti-CD3/CD28 et l’expansion des lymphocytes T CD8 de souris C57B/6 de type sauvage. (C, D) Les mesures du taux d’acidification extracellulaire des lymphocytes T CD8 effecteurs sont présentées pour les cellules générées par (C) la stimulation et l’expansion spécifiques de l’antigène des lymphocytes T CD8 OT-I ou (D) la stimulation polyclonale et l’expansion des lymphocytes T CD8 anti-CD3/CD28 de souris C57B/6 de type sauvage. Les capacités métaboliques des lymphocytes T CD8 ont été mesurées dans des milieux supplémentés en glutamine (rouge) ou 1 μM LPA pendant 30 min (vert), 2 h (bleu) ou 4 h (vert). L’oligomycine, le FCCP, l’antimycine A et la roténone ont été injectés à des intervalles de 18 minutes avec un milieu de glucose de 25 mM. Les résultats sont présentés sous forme de données représentatives et ont été obtenus à l’aide de n = 6 répétitions techniques. (E-H) Les mesures de capacité dérivées des tests de flux métaboliques effectués dans des panels (A, C) montrent les calculs de la respiration basale, de la respiration maximale, de la production liée à l’ATP et de la fuite de protons. (I-L) Calculs de capacité à partir de panels (B,D) montrant la respiration basale, la respiration maximale, la production liée à l’ATP et la fuite de protons. L’ensemble du chiffre a été analysé statistiquement à l’aide de l’ANOVA à un facteur où *p < 0,05. Abréviations : OCR = Taux de consommation d’oxygène ; ECAR = taux d’acidification extracellulaire ; Oligo = oligomycine ; FCCP = dicyanure de 4-(trifluorométhoxy) phényl) carbonohydrazonoyle ; ant = antimycine A ; pourriture = roténone. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 6 : Stratégies de stimulation des récepteurs des lymphocytes T en temps réel avec injection aiguë d’anti-CD3/CD28. (A,B) Stratégie d’injection aiguë impliquant de l’anti-CD3 biotinylé, de la streptavidine et de l’anti-CD28 pour l’évaluation de la fonction mitochondriale. Les panneaux montrent les capacités métaboliques des lymphocytes T effecteurs OT-I CD8 stimulés par l’antigène, montrant spécifiquement (A) le taux d’acidification extracellulaire et (B) le taux de consommation d’oxygène. Les injections utilisent uniquement un milieu (rouge), un anti-CD3 biotinylé (vert), un anti-CD28 + streptavidine (bleu), ou une combinaison d’anti-CD3 biotinylé + anti-CD28 + streptavidine (sarcelle). (C, D) Injection aiguë de billes magnétiques conjuguées à des anti-CD3/CD28 pour évaluer l’activité mitochondriale. Les panneaux montrent les capacités métaboliques des lymphocytes T effecteurs OT-I CD8 stimulés par l’antigène, montrant spécifiquement (C) le taux d’acidification extracellulaire et (D) le taux de consommation d’oxygène. Les injections utilisent uniquement un média (rouge) ou une injection de billes anti-CD3/CD28 (sarcelle). Des dosages ont été effectués avec des injections d’oligomycine, de FCCP, d’antimycine A et de roténone à des intervalles de 18 minutes dans des milieux supplémentés en glucose de 25 mM. Les résultats sont présentés sous forme de données représentatives et ont été obtenus à l’aide de n = 6 répétitions techniques. (E) Calculs de capacité à partir de panels (A-D) montrant le métabolisme de base avant l’injection (rouge), la respiration après l’injection (bleu) et la capacité respiratoire maximale (gris). Les conditions sont séparées en fonction de l’injection intra-essai. (F) Calculs de capacité montrant la respiration basale, la respiration maximale, la production liée à l’ATP et la fuite de protons. Les statistiques pour l’ensemble de cette figure ont été effectuées à l’aide de l’ANOVA à un facteur où *p < 0,05, **p < 0,005, ***p < 0,0005 et ****p < 0,0001. Abréviations : OCR = Taux de consommation d’oxygène ; ECAR = taux d’acidification extracellulaire ; Oligo = oligomycine ; FCCP = dicyanure de 4-(trifluorométhoxy) phényl) carbonohydrazonoyle ; ant = antimycine A ; pourriture = roténone. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Dans cet article, nous décrivons un protocole pour évaluer la fonction mitochondriale des lymphocytes T CD8 naïfs et effecteurs. Nous détaillons et comparons les méthodes de préparation de lymphocytes T CD8 spécifiques de l’antigène et polyclonaux en utilisant des souris OT-I et C57BL/6. Nos résultats démontrent qu’il existe des tendances similaires dans le métabolisme malgré la méthode d’activation et de prétraitement dans les lymphocytes T CD8. Les données révèlent que l’activation spécifique de l’antigène conduit à un plus grand nombre de lymphocytes T OT-I métaboliquement actifs par rapport à leurs homologues de type sauvage C57BL/6 stimulés par des anti-CD3 et des anti-CD28. Le protocole décrit ici montre que le test fonctionnel mitochondrial, le Mito Stress Test, est un test très sensible et constamment reproductible qui produit des résultats fiables dans de multiples conditions et types de cellules. Nos résultats et notre protocole détaillé contribuent à la reconnaissance croissante de ce test en tant que méthodologie fondamentale pour l’analyse du métabolisme et de la bioénergétique des lymphocytes T CD8.
Alors que l’immunothérapie et divers traitements cellulaires continuent de progresser, l’importance de l’application de thérapies ciblant les lymphocytes T augmente également41. La réponse à l’immunothérapie et les réponses immunitaires antitumorales reposent sur le métabolisme médié par les lymphocytes T, la signalisation calcique et le flux oxydatif déclenché par l’activation en amont du TCR42. L’efficacité métabolique et la flexibilité sont nécessaires pour des réponses optimales des lymphocytes T CD8 5,6,7,15,17,26,43, tandis que l’augmentation des fuites de protons et les dommages oxydatifs qui en résultent altèrent les réponses des lymphocytes T et favorisent le dysfonctionnement 9,44. La prolifération des lymphocytes T et la production de cytokines peuvent être sauvées en atténuant le stress oxydatif mitochondrial 5,13,20,24,25,29. Dans le cadre de nos expériences, nous avons utilisé des lymphocytes T CD8 naïfs qui sont cultivés dans l’IL-2, ce qui maintient la viabilité ; cependant, ces lymphocytes T CD8 ne sont sans doute plus équivalents aux lymphocytes T CD8 naïfs de bonne foi. Ainsi, nous avons choisi d’utiliser des lymphocytes T CD8 naïfs directement de la souris pour des données de meilleure qualité et des cellules moins susceptibles d’être affectées par les cytokines. Dans l’ensemble, il est crucial d’optimiser les techniques d’examen du métabolisme dans les sous-ensembles de lymphocytes T.
Le destin des lymphocytes T CD8 est en partie dirigé par la programmation métabolique qui affecte les réponses immunitaires adaptatives 2,4,45. Les lymphocytes T CD8 naïfs sortent de l’état de quiescence lors de la stimulation TCR 25,46,47,48,49,50. Néanmoins, la stimulation continue du TCR entraîne l’épuisement des lymphocytes T CD8, ce qui se traduit par un phénotype nettement moins énergique que les lymphocytes T CD8 fonctionnels 3,20,51,52. Cependant, cet impact sur le métabolisme peut être atténué et potentiellement revitaliser les lymphocytes T CD8 épuisés2, 3, 20, 46, 51, 52. Bien que le(s) mécanisme(s) exact(s) régissant le destin et la différenciation exhaustive des lymphocytes T CD8 restent mal compris, les lymphocytes T CD8 dysfonctionnels et/ou épuisés ont généralement des mitochondries défectueuses et une surproduction de ROS qui sont des facteurs clés dans la régulation de la fonction effectrice des lymphocytes T CD8 9,15,53. Le métabolisme, les phénotypes et la différenciation exhaustive des lymphocytes T CD8 ont été étudiés à l’aide du test de stress Mito. Historiquement, la stimulation persistante du TCR entraînant une perte progressive des fonctions effectrices définit l’épuisement des lymphocytes T CD8 11,13,16,17. Cependant, des efforts récents ont été déployés pour mieux caractériser les lymphocytes T CD8 épuisés et montrer que la chromatine et les paysages transcriptionnels définissent également l’épuisement et sont étroitement liés au flux métabolique 18,27,28. Dans l’ensemble, la stimulation persistante du TCR et les phénotypes et séquelles métaboliques qui en découlent peuvent être étudiés avec le test de stress Mito pour identifier potentiellement les vulnérabilités métaboliques et les événements déterminants du destin.
La stimulation du TCR initie la signalisation calcique en aval nécessaire à l’exocytose des granules et à la destruction dirigée des lymphocytes T24,33. Notamment, les événements précédents, tels que l’activation de l’inflammasome et la production d’IFNγ, reposent sur un ATP54 persistant et soutenu. Au cours de la signalisation calcique, il y a une dérégulation signalée de l’efficacité mitochondriale, connue sous le nom de phénomène de « flash mitochondrial » 55,56,57,58. Le flash mitochondrial représente un processus dans lequel les mitochondries respirant activement subissent brièvement une respiration découplée, ce qui entraîne une réduction de l’ATP et une augmentation de l’explosion de ROS55,56. Il y a eu peu de recherches sur le flash mitochondrial et sa pertinence dans les lymphocytes T CD8 reste largement inexplorée. Il est important de noter que les méthodologies décrites dans cette étude peuvent être utilisées pour étudier ces phénomènes, la différenciation exhaustive des lymphocytes T CD8 et d’autres profils de cellules immunitaires.
En résumé, ces méthodologies et outils offrent une approche plus complète de l’étude du métabolisme aigu et chronique. Le test de stress Mito peut être appliqué pour examiner la programmation métabolique et la façon dont elle régule le dysfonctionnement des effecteurs et la différenciation exhaustive dans les lymphocytes T CD8. La reprogrammation métabolique dans les lymphocytes peut être un facteur dans la compréhension des mécanismes sous-jacents à la tolérance immunitaire, au dysfonctionnement des lymphocytes T CD8 et à l’épuisement des réponses immunitaires. De plus, le métabolisme et/ou les médiateurs lipidiques jouent un rôle clé dans la cytotoxicité et l’épuisement des lymphocytes T CD89 et pourraient donc être ciblés comme une nouvelle approche pour prévenir l’épuisement ou potentiellement inverser la différenciation exhaustive pour réduire l’immunité antitumorale. Dans l’ensemble, le test Cell Mito Stress Test est un outil robuste qui devrait être utilisé pour répondre à ces questions non résolues sur l’immunométabolisme.
Les auteurs n’ont aucun intérêt concurrent à divulguer.
La Fondation Hertz, la Fondation Amy Davis, la Fondation de la famille Moore et la Fondation Heidi Horner ont apporté un soutien inestimable, dont nous sommes reconnaissants. Ce travail a également été soutenu en partie par des subventions du NIH à RMT (AI052157, AI136534), tandis que JAT a été soutenu par le Hertz Graduate Fellowship.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antimycin A | Sigma-Aldrich | A8674 | |
Anti-CD28 | Biolegend | 102116 | |
Anti-CD3/CD28 Dynabeads | ThermoFisher | 11456D | |
Biotinylated anti-CD3 | Biolegend | 317320 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | 108321-42-2 | |
CD8a+ T cell isolation kit | Miltenyi Biotec | 130-104-075 | |
Cell Strainers (100 µm) | CELL TREAT | 229485 | |
Ethylenediaminetetraacetic acid | Sigma-Aldrich | E8008 | |
Ficoll | Sigma-Aldrich | 26873-85-8 | density gradient medium |
FCCP ((4-(trifluoromethoxy) phenyl) carbonohydrazonoyl dicyanide) | Sigma-Aldrich | C2920 | |
Glucose | Sigma-Aldrich | G-6152 | |
Glutamine | Sigma-Aldrich | G7513 | |
LS Columns | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | Positive selection columns |
Magnetic cell separation column | Miltenyi Biotec | 130-042-301 | |
Microplate | Agilent | 102601-100 | |
Oligomycin | Sigma-Aldrich | 75351 | |
Pyruvate | Sigma-Aldrich | 113-24-6 | |
Recobinant IL-2 | PeproTech | 200-02 | |
Rotenone | Sigma-Aldrich | R8875 | |
Seahorse media | Agilent | 103576-100 | |
Sensor cartridge | Agilent | 102601-100 | |
Streptavidin | Sigma-Aldrich | A9275 | |
Sterile 6 well plate | CELL TREAT | 230601 | |
Sterile 24 well plate | CELL TREAT | 229524 | |
XF Calibrant | Agilent | 102601-100 |
Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demande d’autorisationThis article has been published
Video Coming Soon