Caractérisation moléculaire des high endothelial venules (HEV) : des vaisseaux sanguins spécialisés pour le recrutement des lymphocytes dans les ganglions lymphatiques et les tumeurs
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Lymphocytes are effector cells of the adaptive immune response, their circulation within the organism allows for the detection of foreign antigens against which they will react. In physiological conditions, lymphocyte trafficking is a continuous process between lymph, blood and secondary lymphoid organs, such as lymph nodes. High Endothelial Venules (HEVs) are highly differentiated post-capillary venules specialized in naïve lymphocyte recruitment from the blood. These vessels present a high plasticity and their phenotype and function is highly dependent on their microenvironment. In physiological conditions, HEVs are only found in secondary lymphoid organs, but they can be induced in non- lymphoid tissues during chronic inflammation or cancer. In these pathological conditions, HEVs play a similar role in lymphocyte recruitment. It is therefore essential to determine the mechanisms, which control their appearance within these tissues. Overall, it is necessary to characterize the actors of HEVs regulation and maintenance in order to control lymphocyte access to given tissues. We used single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) to profile, in mice, the transcriptome of HEV endothelial cells under various conditions (homeostasis, inflammation, de- differentiation and in tumors). We discovered a transcriptomic heterogeneity within this population of cells. Currently defined HEV specific genes displayed higher variability even in homeostatic, unstimulated cells. A major breakthrough enabled by scRNA-seq was the possibility to look at the non-coding transcriptome. We identified HEV-specific long non-coding RNAs (lncRNAs) as well as novel highly expressed endothelial cell lncRNAs. The use of various conditions permitted the identification of lncRNAs regulated by the LTßR signaling pathway. The identification of the transcriptomic signature of tumor-associated HEVs coupled with the study of their function by intravital microscopy allowed us to better characterize these vessels. These important discoveries resulted in the demonstration that tumor-associated HEVs present a very different transcriptomic signature from lymph node HEVs. Yet their function remains intact since we demonstrated that these vessels are the major entry door for circulating lymphocytes into tumors. Characterizing the profile of tumor-associated HEVs allowed us to highlight signaling pathways, which link their function to that of lymph node HEVs. This work paves the way to the identification of novel anti-tumor therapeutics that rely on the induction of this phenotype in solid tumors.
Abstract FR:
Les lymphocytes, cellules effectrices de la réponse immunitaire adaptative, circulent au sein de l'organisme afin de détecter des antigènes étrangers contre lesquels ils sont dirigés. Cette recirculation est continue entre la lymphe, le sang et les organes lymphoïdes secondaires, tels que les ganglions lymphatiques, en conditions physiologiques. Les High Endothelial Venules (HEVs) sont des vaisseaux sanguins post-capillaires ultra-spécialisés dans le recrutement des lymphocytes naïfs du sang vers le tissu ganglionnaire. Les HEVs présentent une haute plasticité et leur phénotype et fonction sont fortement dépendants de leur microenvironnement. En conditions physiologiques, ce phénotype endothélial hautement différencié est présent exclusivement dans les organes lymphoïdes secondaires (à l'exception de la rate), mais il peut être induit au sein de tissus non-lymphoïdes durant l'inflammation chronique ou dans un contexte tumoral. Dans ces conditions pathologiques, les vaisseaux HEVs sont impliqués dans le recrutement des lymphocytes. Il est donc crucial de connaître les mécanismes qui régissent leur apparition au sein de ces tissus et de manière plus générale, caractériser les acteurs de leur régulation et maintien afin de pouvoir contrôler, un jour, l'accès des lymphocytes à des tissus donnés. Le séquençage sur cellule unique nous a permis de définir, chez la souris, les profils transcriptomiques des HEVs dans divers microenvironnements : en conditions homéostatique, dans un contexte inflammatoire, privés de la voie lymphotoxine LTßR et dans un contexte tumoral. Nous avons découvert une très forte hétérogénéité transcriptomique dans ces cellules en particulier de certains gènes définis comme spécifique des vaisseaux HEV. En parallèle, cette technique nous a permis d'accéder, pour la première fois, au transcriptome non-codant de ces cellules. Nous avons mis en évidence des ARN longs non-codants (lncRNAs) spécifiques du phénotype HEV mais aussi de nouveaux lncRNAs fortement exprimés dans les cellules endothéliales. L'observation des cellules dans divers microenvironnements nous a aussi permis de définir de nouveaux lncRNAs régulés par la voie lymphotoxine LTßR. L'identification de la signature transcriptomique des vaisseaux HEV associés aux tumeurs couplée à l'étude de leur fonction par microscopie intravitale nous a permis de mieux caractériser ces vaisseaux. Ces découvertes importantes ont notamment mis en évidence que les vaisseaux HEV associés aux tumeurs présentent une signature transcriptomique très différente de celle des ganglions lymphatiques. Bien que portant la signature de venules post-capillaires, des gènes définis comme spécifiques des vaisseaux HEV des ganglions lymphatiques ne sont pas exprimés au sein de ces vaisseaux. Cependant la fonction de ces vaisseaux reste intacte puisque nous avons pu démontrer que ces vaisseaux HEV constituent la porte d'entrée des lymphocytes circulant du sang vers les tumeurs. La caractérisation de leur profil nous a permis de mettre en évidence des voies de régulations qui relient leur fonction à celle des vaisseaux HEV des ganglions lymphatiques. Ces travaux représentent les prémices de nouvelles pistes d'identification de molécules pour des thérapies anti-cancéreuses afin d'induire ce phénotype dans les tumeurs solides.