Caratterizzazione dei determinanti della differenziazione delle TH1 e TFH in seguito a infezioni virali: il ruolo dell'IFN-γ

Although humoral and cellular immunity upon viral infections usually co-exist, sometimes one of the two responses emerges and is responsible for most of the antiviral activity. For example, vescicular stomatitis virus (VSV) infection induces early and potent neutralizing antibody (nAb) responses, whereas lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) infection induces strong cellular responses, but weak nAb responses. Preliminary data obtained in our laboratory showed that unbalance is observed also at the level of CD4 T cells responses, with VSV inducing strong TFH polarization that support nAb responses, and LCMV in contrast promoting TH1 differentiation. Here we dissected the determinants of CD4+ T cell differentiation upon viral infections. Analysis of the VSV and LCMV priming niches led to identification of the spatiotemporal regulation of type I IFN expression as a critical regulator of antiviral TFH cell polarization. In particular, in the context of VSV infection, early type I IFNs sensing by DCs induced production of the cytokine IL-6 and drove TFH cell polarization, whereas late exposure to type I IFN in the context of LCMV infection resulted in impaired TFH cell differentiation. Moreover, we unveiled a profound heterogeneity among the TH1 cells that arise in response to LCMV infection, that comprise a TCF-1+ subset and a GzmB+ subset. We proved that the development of these TH1 is independent of IL-12 and type I IFNs. Instead, we identified IFN-γ as a critical molecular switch of CD4+ T cell differentiation, tipping the balance towards TH1 differentiation at the expense of TFH development and GC-B cell responses. The molecular mechanism is still under investigation, but preliminary data suggest a role of IFN-γ in suppressing the commitment of the TCF-1+ population into TFH. Our results shed light on new mechanisms underlying the inefficient nAbs production in response to non-cytopathic viruses such as LCMV.

Durante le infezioni virali, le risposte adattative umorale e cellulare possono trovarsi in uno stato di coesistenza competitiva ed equilibrio per massimizzare l’eliminazione del virus. Tuttavia, in alcuni casi, questo delicato equilibrio può essere alterato, inducendo una risposta a prevalere sull’altra. Ad esempio, l'infezione da virus della stomatite vescicolare (VSV) induce risposte anticorpali neutralizzanti precoci e potenti, mentre l'infezione da virus della coriomeningite linfocitica (LCMV) induce forti risposte cellulari, ma deboli risposte neutralizzanti. Dati preliminari ottenuti nel nostro laboratorio hanno mostrato che lo squilibrio si osserva anche a livello delle risposte dei linfociti T CD4, con VSV che induce una forte polarizzazione verso T helper follicolari (TFH) che supportano le risposte neutralizzanti e LCMV al contrario che promuove la differenziazione verso T helper 1 (TH1). In questo progetto abbiamo analizzato i fattori determinanti la differenziazione delle cellule T CD4 che si sviluppano nel contesto delle infezioni virali. L'analisi delle nicchie di priming di VSV e LCMV ha portato all'identificazione della regolazione spaziotemporale dell'espressione di interferone (IFN) di tipo I come regolatore critico della polarizzazione delle cellule TFH. In particolare, nel contesto dell'infezione da VSV, la secrezione precoce di IFN di tipo I viene sentita dalle cellule dendritiche, che in risposta producono IL-6, inducendo la polarizzazione delle cellule TFH. Diversamente, l'esposizione tardiva all'IFN di tipo I nel contesto dell'infezione da LCMV determina una ridotta differenziazione delle cellule TFH. In aggiunta, abbiamo osservato una profonda eterogeneità tra le cellule TH1 che si sviluppano in risposta all'infezione da LCMV, che comprendono due sottopopolazioni: una che esprime TCF-1 e una che esprime GzmB. Abbiamo dimostrato che lo sviluppo di queste TH1 è indipendente da IL-12 e IFN di tipo I. Invece, abbiamo identificato l'IFN-γ come interruttore molecolare critico per la differenziazione delle cellule T CD4, spostando l'equilibrio verso la differenziazione TH1 a scapito dello sviluppo delle TFH e delle risposte delle cellule B del centro germinativo. Il meccanismo molecolare è ancora oggetto di studio, ma i dati preliminari suggeriscono un ruolo dell'IFN-γ nel sopprimere il differenziamento della popolazione TCF-1 verso TFH. I nostri risultati fanno luce sui nuovi meccanismi alla base della produzione inefficiente di anticorpi neutralizzanti in risposta a virus non citopatici come LCMV.