Molecular mechanisms regulating B lymphocyte polarization

par Dorian Obino

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Ana-Maria Lennon-Dumenil.

Soutenue le 16-06-2016

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris) , en partenariat avec Université Paris Descartes (établissement de préparation) et de Institut Curie (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Mécanismes moléculaires régulant la polarisation des lymphocytes B


  • Résumé

    Dans les organes lymphoïdes secondaires, les lymphocytes B acquièrent des antigènes immobilisés à la surface de cellules voisines. L’engagement du BCR (récepteur des cellules B) avec de tels antigènes induit la formation d’une synapse immunologique et la polarisation des lymphocytes B. Cette polarisation inclut le repositionnement du centrosome à la synapse immunologique ainsi que le recrutement et la sécrétion locale des lysosomes qui sont nécessaires à l’extraction, l’apprêtement et la présentation des antigènes sur les molécules du complexe majeur d’histocomptabilité de classe II (CMH-II) aux lymphocytes T CD4+ pré-activés. Des travaux précurseurs menés dans le laboratoire ont permis de mettre en évidence les premiers acteurs moléculaires impliqués dans ce processus. Cependant, le mécanisme précis gouvernant la polarisation du centrosome demeure encore aujourd’hui inconnu. Le travail réalisé pendant cette thèse avait pour objectif d’identifier de nouveaux régulateurs contrôlant la polarisation du centrosome dans les lymphocytes B après engagement du BCR avec des antigènes immobilisés. De plus, au regard du rôle grandissant joué par le microenvironnement tissulaire dans l’activation des lymphocytes B ainsi que dans la modulation de leurs fonctions, nous avons étudié l’effet de la protéine extracellulaire Galectine-8 sur la régulation de la capacité des lymphocytes B à se polariser et à extraire et présenter des antigènes immobilisés. Le travail présenté dans ce manuscrit montre que la présence du complexe Arp2/3 au centrosome des lymphocytes B non activés permet la nucléation locale de filaments d’actine qui permettent, grâce à leur interaction avec le complexe LINC, de lier le centrosome au noyau. L’activation des lymphocytes B induit la déplétion partielle du complexe Arp2/3 du centrosome qui est recruté à la synapse immunologique par la protéine HS1. Ceci induit une diminution de la nucléation d’actine au centrosome entraînant la séparation entre le centrosome et le noyau et permettant la polarisation du centrosome vers la synapse. De plus, nous montrons que la présence de la protéine Galectine-8 dans le milieu extracellulaire favorise le recrutement et la sécrétion des lysosomes à la synapse immunologique, conférant aux lymphocytes B une meilleure capacité à extraire et présenter des antigènes immobilisés. Nos résultats mettent en évidence des mécanismes inattendus régulant la polarisation des lymphocytes B en réponse à une stimulation antigénique et soulèvent des questions intéressantes concernant la régulation coordonnée de ces mécanismes qui confèrent aux lymphocytes B la capacité d’extraire, d’apprêter et de présenter des antigènes immobilisés efficacement.


  • Résumé

    In secondary lymphoid organs, B cells acquire antigens that are tethered at the surface of neighboring cells. Engagement of the B cell receptor (BCR) with such immobilized antigens leads to the formation of an immune synapse and the subsequent polarization of B cells. This includes the repositioning of the centrosome towards the immune synapse as well as the recruitment and local secretion of lysosomes required for efficient antigen extraction, processing and presentation onto class II major histocompatibility complex (MHC-II) molecules to primed CD4+ T cells. Pioneer work performed in the lab has highlighted the first molecular players involved in this process. However, the precise mechanism governing centrosome polarization remains to be fully elucidated. The work performed during this thesis aimed at identifying new regulators supporting centrosome polarization in B lymphocytes upon BCR engagement with immobilized antigens. In addition, in view of the emerging role played by the tissue microenvironment in shaping B cell activation and functions we investigated whether extracellular Galectin-8 modulates the ability of B cells to polarize, extract and present immobilized antigens. We show here that, in resting lymphocytes, centrosome-associated Arp2/3 (actin related protein-2/3) locally nucleates F-actin, which is needed for centrosome tethering to the nucleus via the LINC (linker of nucleoskeleton and cytoskeleton) complex. Upon lymphocyte activation, Arp2/3 is partially depleted from the centrosome as a result of its HS1-dependent recruitment to the immune synapse. This leads to a reduction in F-actin nucleation at the centrosome and thereby allows its detachment from the nucleus and polarization to the synapse. In addition, we show that extracellular Galectin-8 favors lysosome recruitment and secretion at the immune synapse, hence providing B cells with an enhanced capacity to extract and present immobilized antigens. Our findings highlight unexpected mechanisms that tune B cell polarity in response to antigenic stimulation and raise exciting questions concerning the coordinated regulation of these mechanisms to provide B cells with the capacity to efficiently extract, process and present surface-tethered antigens.

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