Polarisation dynamics and force generation at the B cell immune synapse

Dynamiques de polarisation et génération de forces à la synapse immunologique du lymphocyte B Les lymphocytes B peuvent produire des anticorps de haute affinité contre les antigènes, ce qui en fait des acteurs centraux de la réponse immunitaire adaptative. In vivo, leur activation a lieu dans les organes lymphoïdes secondaires où ils rencontrent des antigènes à la surface des cellules voisines. Le contact entre un antigène et un récepteur de cellule B qui lui est spécifique déclenche la signalisation du lymphocyte B et la formation d'une synapse immunologique avec la cellule voisine. La synapse immunologique est une plate-forme de communication où le lymphocyte B recueille des informations sur la surface de l'autre cellule en accumulant l'antigène au centre du contact et en réorganisant ses organelles, pour permettre in fine l'extraction d'antigène et la production d'anticorps spécifiques. L'extraction de l'antigène peut être réalisée par deux voies différentes: l'application de forces mécaniques sur l'antigène ou la sécrétion polarisée de protéases au niveau de la synapse immunologique. Les deux voies sont liées au cytosquelette, l'extraction mécanique reposant sur la contractilité de l'actomyosine d'après des observations antérieures du laboratoire, et la sécrétion polarisée reposant sur la réorganisation polarisée des réseaux de microtubule et d'actine. Ce travail se concentre sur le rôle du cytosquelette dans ces deux voies, en étudiant (1) les structures qui génèrent des forces à la synapse immunologique et leur régulation et (2) le rôle du cytosquelette dans la régulation de la dynamique de formation de la synapse immunologique et la polarisation des lymphocytes B. Dans la première partie, nous avons utilisé un substrat déformable couvert d'antigène pour permettre l'extraction mécanique, ainsi que la mesure des forces appliquées par la cellule par microscopie de force de traction. Cela a révélé une organisation spatio-temporelle des forces à la synapse immunologique reposant sur l'activité de l'actomyosine : la périphérie de la synapse présente des forces tangentielles centripètes, alors que le centre de la synapse présente des forces locales normales associées aux sites d'extraction d'antigène et à des protrusions de type invadosome. Le nombre, la mobilité et la stabilité de ces protrusions sont également régulés par la signalisation et la contractilité de l'actomyosine. Dans un second temps, nous nous sommes concentrés sur l'établissement de la polarité du lymphocyte B, ce qui représente un défi technique car ce processus ne dure que 5-10min. Nous avons conçu un système microfluidique pour reconstituer des synapses immunologiques entre un lymphocyte B et une goutte recouverte d'antigène, et contrôler le temps et l'orientation du contact. Avec ce système, nous pouvons imager la formation de synapses et la polarisation des lymphocytes B dès les premiers instants, ce qui nous a permis d'étudier de nombreuses dynamiques de polarisation. Nous proposons une séquence en deux étapes : pendant les premières minutes, l'actine est nucléée à la synapse, ce qui permet l'accumulation de l'antigène et la signalisation. Ensuite, le centrosome se repositionne à la synapse et permets la polarisation des lysosomes puis du noyau. Cette séparation temporelle se retrouve dans les dépendances au cytosquelette : les événements précoces nécessitent l'actine, tandis que l'établissement et le maintien de la polarité cellulaire - dont la polarité de l'actine - repose sur les microtubules. Grace à un nouvel ensemble d'outils expérimentaux et analytiques, nous fournissons une caractérisation systématique de la dynamique de polarisation des organelles et des interactions organelles-cytosquelette pendant la polarisation des cellules B. Nos résultats décrivent le rôle du cytosquelette dans différents contextes d'activation des lymphocytes B, de formation de synapse immunologique et d'extraction d'antigène, et mettent en évidence la polyvalence des lymphocytes B qui adaptent leur comportement aux conditions de présentation de l'antigène.