Aspects biophysiques de l'activation des cellules T
Biophysical aspects of T cell activation
par Anna SAWICKA sous la direction de Julien HUSSON et de Claire HIVROZ
Thèse de doctorat en Interdisciplinaire
ED 474 Frontières de l'Innovation en Recherche et Education

Soutenue le Monday 08 October 2018 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Cellules -- Activation
  • Lymphocytes T

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Mots clés
Lymphocytes T, Mesure de forces en biologie, Mécanotransduction, TCR signalling, Transduction de signal de récepteurs, Biologie cellulaire, Biophysique, Synapse immunologique
Resumé
Les cellules T jouent différents rôles dans la réponse immunitaire adaptative : elles stimulent les cellules B à produire les anticorps ; elles sécrètent les cytokines qui dirigent l'action des autres cellules immunitaires ; elles tuent les cellules du corps infectées ou porteuses de mutations ; elles assurent la mémoire immunitaire, permettant de répondre plus vite en cas de nouvelle infection avec le même pathogène. Toutes les cellules T s'activent quand elles reconnaissent leur antigène spécifique : un peptide court présenté par le complexe majeur d'histocompatibilité exprimé à la surface de la cellule présentatrice d'antigène. La liaison du récepteur de cellules T (TCR, ang. T cell receptor) à cet antigène initie la cascade de transduction de signal dans la cellule T ; ce processus mène aux modifications du cytosquelette, aux changements dans l'expression des gènes, et à la prolifération des cellules T. Récemment, il a été découvert que quand les cellules T reconnaissent l'antigène, elles poussent et tirent sur les cellules présentatrices d'antigène. Même si ces forces mécaniques ont été l'objet de recherches intenses pendant ces dernières années, leur nature et leur rôle restent toujours largement méconnus. La caractérisation des forces générées par les cellules T était l'objectif de ma recherche doctorale. J'ai mesuré les forces avec la technique appelée "micropipette force probe", qui utilise une micropipette en verre comme un cantilever de rigidité connue. Cette technique a permis de mesurer la force maximale et la vitesse de génération des forces, et, en même temps, de capturer l'image de la morphologie des cellules de profil. J'ai trouvé que les cellules T humaines, primaires, au repos, CD4+, activées avec les anticorps contre les molécules CD3 et CD28, suivent une succession de changements de morphologie, pendant laquelle elles génèrent des forces. Cette succession était qualitativement identique pour les lymphoblastes CD4+, un modèle des cellules T activées. Ensuite, j'ai étudié cette succession d'événements dans le contexte biologique de l'activation des cellules T. Les cellules T interagissent avec les cellules présentatrices d'antigène qui ont des propriétés mécaniques différentes. J'ai donc changé la rigidité de la micropipette utilisée comme sonde, afin de mesurer la réponse des cellules T à des cibles de rigidité différentes. J'ai trouvé que les forces générées par les cellules T sont mécanosensibles, car la vitesse de génération des forces de poussée et de traction changeaient avec la rigidité de la micropipette. Ensuite, j'ai étudié les conditions nécessaires à la génération des forces. Les forces étaient liées au processus d'activation, car l'attachement des anticorps aux molécules CD45 n'a pas conduit à la génération des forces. Pour étudier la contribution aux forces des différents acteurs du cytosquelette d'actine, j'ai utilisé différents inhibiteurs du remaniement du cytosquelette. L'influence la plus grande sur la génération de forces a été trouvée avec SMIFH2, un inhibiteur des formines. Ces protéines jouent donc probablement un rôle important dans le processus d'activation des cellules T. La recherche décrite dans cette thèse contribue à la compréhension des aspects biophysiques de l'activation des cellules T. Elle montre que la génération des forces est un des événements les plus précoces de l'activation des lymphocytes T, et qu'elle est modifiée par la rigidité de la cible des cellules T. Dans le futur, la recherche liant la génération des forces avec la cascade biochimique de transduction de signal induit par le TCR sera nécessaire pour décrire la base de la mécanosensibilité des cellules T. Cette recherche sera complétée par l'étude des fonctions des forces dans le processus de l'activation des lymphocytes T en conditions normales et pathologiques.