Como bien dices las tuplas son inmutables, `list(T)` no modifica nunca el contenido de `T`, simplemente crea una lista a partir de `T` y **la retorna**. `list (T)[0] = 'item'` primero crea una lista usando **`T`** que será almacenada en memoria y luego modifica el elemento 0 (en este orden), pero como **no hay ninguna variable que tome la referencia del objeto retornado** este será destruido sin más por el GC.

Debes si o si primero asignar una variable al retorno de `list` y luego modificarla:

    >>> T = ('uno', 2, 3.0)
    >>> T = list(T)
    >>> T[0] = "item"
    >>> T = tuple(T)
    >>> ('item', 2, 3)

También puedes usar slicing y concatenado:

    >>> T = ('uno', 2, 3.0)
    >>> T = ("item",) + T[1:]
    >>> T
    ('item', 2, 3.0)

Para ser estrictos al hacer `>>> list(T)`, el recolector de basura de cPython no destruye el objeto inmediatamente  en el caso de estar usando un intérprete interactivo como en este caso. La razón se debe al funcionamiento del del prompt del propio intérprete interactivo, que almacena el retorno de la función de forma automática en una variable `_` (lo que permite entre otras cosas que aparezca la salida impresa). Mientras esta referencia exista el GC no va a destruir el objeto.

Podemos ver este comportamiento creando una pequeña clase con un metodo `__del__` customizado:

    >>> class MiClase:
    	def __del__(self):
    		print("Objeto {} destruido.".format(self))
    
    
    >>> MyClase()
    <__main__.MiClase object at 0x00000243454C2B00>
    >>> 5
    Objeto <__main__.MiClase object at 0x00000243454C2B00> destruido.
    5

El objeto solo se destruye cuando se llama a otra función o método ya que es en ese momento en el que la variable `_` se reasigna al nuevo retorno, el GC detecta que el anterior objeto carece de referencias y lo destruye. Como se puede ver en el ejemplo, al ingresar `>>> 5` la variable interna que apuntaba a la instancia de `MiClase` pasa a hacer referencia al entero por lo que la instancia de `MiClase` queda sin referencias a merced del GC que la manda a mejor vida.

Esto no pasa si no se usa un intérprete interactivo.