DubeauLaramee_Genevieve_2015_memoire

Université de Montréal
Impact du stress sur la survie des lymphocytes T CD8+
mémoires dans le contexte des missions spatiales
par
Geneviève Dubeau Laramée
Département de microbiologie, infectiologie et immunologie
Faculté de médecine
Mémoire présenté à la Faculté de médecine
en vue de l’obtention du grade de Maîtrise ès sciences (M.Sc.)
en microbiologie et immunologie
Juin 2014
© Geneviève Dubeau Laramée, 2014

i
Résumé
La mémoire immunitaire permet à l’organisme de se souvenir de tous les agents
pathogènes rencontrés afin de pouvoir monter une réponse immunitaire plus rapide et plus
efficace en cas de réinfection. Après la phase de contraction de la réponse primaire, les
lymphocytes T CD8 mémoires survivent grâce à la présence de cytokines telle que
l’interleukine 15 (IL-15). Ces cellules permettent aussi au système immunitaire de contrôler
les virus latents n’ayant pas été totalement éliminés de l’hôte. Les situations de stress
chronique affectent le système immunitaire provoquant la réactivation des virus latents. Des
titres viraux élevés de virus de la famille Herspeviridea ont été observés chez les astronautes à
leur retour de mission, suggérant que les hormones libérées en situation de stress auraient un
impact négatif sur les lymphocytes T CD8+ mémoires. Un modèle de stress chronique in vitro
chez la souris a été élaboré en ajoutant de la corticostérone à des lymphocytes T CD8+
mémoires. Il a ainsi été démontré que l’hormone de stress avait un effet pro-apoptotique sur
ces cellules et que cet effet était partiellement inhibé par l’IL-15. Des cibles moléculaires ont
aussi été identifiées afin de suivre la fonction immunitaire mémoire lors des vols spatiaux à
l’aide du cytomètre en flux Microflow1, une nouvelle plateforme portative de diagnostic
biomédical. Les résultats des tests en laboratoire puis dans la Station Spatiale Internationale
(SSI) démontrent qu’il sera possible de suivre la fonction immunitaire mémoire et les
marqueurs de stress en temps réel lors des vols spatiaux.
Mots-clés : lymphocytes T CD8+ mémoires, stress, cytométrie en flux, vol spatial

ii
Abstract
The immune memory allows the body to remember all pathogens encountered in order
to mount a faster and more effective immune response upon reinfection. After the contraction
phase of the primary response, memory CD8 T cells survive in the presence of cytokines such
as interleukin 15 (IL-15). These cells also allow the immune system to control latent viruses
that were not completely removed from the host. Situations of chronic stress affect the
immune system, causing the reactivation of these latent viruses. High viral titers of
Herpesviridea family viruses were observed in astronauts upon their return, suggesting that
hormones released under stress have a negative impact on memory CD8+ lymphocytes. An in
vitro murine model of chronic stress has been developed by adding corticosterone to CD8+
memory T cells. It has been shown that the stress hormone had a pro-apoptotic effect on these
cells and that this effect was partially inhibited by the addition of IL-15. Molecular targets
have also been identified to monitor the memory immune function during spaceflight using the
Microflow-1 cytometer, a new portable platform for biomedical diagnosis. The results of
laboratory tests and the International Space Station (ISS) showed that it is possible to monitor
the memory immune function and stress markers in real time during spaceflight.
Keywords: CD8+ memory T cells, stress, flow cytometry, spaceflight

iii
Table des matières
Résumé ......................................................................................................................................... i
Abstract ....................................................................................................................................... ii
Table des matières...................................................................................................................... iii
Liste des tableaux ....................................................................................................................... vi
Liste des figures ........................................................................................................................ vii
Liste des abréviations ................................................................................................................. ix
Remerciements ......................................................................................................................... xiv
Introduction ................................................................................................................................. 1
Le système immunitaire .............................................................................................................. 2
1.1. Origine des lymphocytes T CD8+ ........................................................................... 3
1.2. La réponse T CD8+ primaire ................................................................................... 7
1.2.1. Reconnaissance antigénique et molécules de costimulation ........................... 7
1.2.2. Phases de la réponse primaire ....................................................................... 11
Expansion clonale et migration ................................................................................. 11
Contraction ................................................................................................................ 13
Différenciation des lymphocytes naïfs en cellules mémoires ................................... 15
1.3. La réponse T CD8+ mémoire ................................................................................ 17
1.3.1. Génération des lymphocytes T CD8+ mémoires effectrices et centrales ...... 17
1.3.1.1. Voies de différenciation ............................................................................ 17
1.3.1.2. Fonctions des sous-populations CD8+ mémoires ..................................... 22
1.3.2. L’homéostasie des lymphocytes T CD8+ mémoires ..................................... 22
1.3.2.1. Cytokines nécessaires à l’homéostasie ..................................................... 23
1.3.2.2. Rôles des récepteurs de la famille du TNF ............................................... 25
1.4. Rôle des lymphocytes CD8+ mémoires dans la latence virale .............................. 29
1.4.1. Virus latents de la famille des Herpesviridae ............................................... 29
1.4.2. Latence et réactivation virale ........................................................................ 31
1.4.3. Contrôle de la réplication virale par le système immunitaire adaptatif ........ 32
2. Le stress ........................................................................................................................ 34

iv
2.1. Définition biologique ............................................................................................ 34
2.2. Réponse neuroendocrine au stress ........................................................................ 35
2.3. Hormones de stress ............................................................................................... 37
2.3.1. Définitions et fonctions ................................................................................. 37
2.3.1.1. Catécholamines ......................................................................................... 37
2.3.1.2. Glucocorticoïdes ....................................................................................... 38
2.4. Signalisation moléculaire des glucocorticoïdes ................................................ 39
2.5. Impacts de la corticostérone sur le système immunitaire ................................. 42
2.5.1. Impacts des GCs sur les fonctions leucocytaires ...................................... 42
2.5.1.1. Lymphocytes B et sécrétion d’anticorps ................................................... 42
2.5.1.2. Cellules dendritiques ................................................................................. 43
2.5.1.3. Cellules tueuses naturelles (NK) ............................................................... 43
2.5.1.4. Lymphocytes T ......................................................................................... 44
2.5.2. Cytokines et TNFRs .................................................................................. 45
2.5.3. Réactivation virale .................................................................................... 46
3. Le système immunitaire dans le contexte spatial .......................................................... 47
3.1. Impacts de la microgravité sur la physiologie humaine........................................ 47
3.1.1. Impacts sur le système cardiovasculaire ....................................................... 47
3.1.2. Impacts sur le système musculo-squelettique ............................................... 49
3.1.3. Impacts sur le système immunitaire .............................................................. 50
3.1.3.1. Sous-populations leucocytaires ................................................................. 50
3.1.3.2. Hormones et cytokines .............................................................................. 53
3.1.3.3. Réactivation virale .................................................................................... 55
3.2. Diagnostic et suivi médical in situ ........................................................................ 56
3.2.1. Modèles analogues pour l’étude des effets de la microgravité à bord de l’ISS
56
3.2.2. Plateformes de biodiagnostic existantes ....................................................... 59
3.2.3. Cytométrie en flux ........................................................................................ 60
Hypothèse et objectifs ............................................................................................................... 62
Article Scientifique 1 ................................................................................................................ 63