Agents infectieux et rupture de tolérance lymphocytaire B : étude des processus de maturation d'affinité et de différenciation plasmocytaire au cours d'une infection bactérienne dans un nouveau modèle knock-in autoréactif

Infectious agents and B cell tolerance breakdown : study of affinity maturation and plasma-cell differentiation processes during bacterial infection in a new autoreactive knock-in mouse model

• Auteur / Autrice : Sophie Jung
• Direction : Anne-Sophie Korganow
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 10/09/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunologie, immunopathologie et chimie thérapeutique (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Susan Chan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascale Jeannin, Jacques-Olivier Pers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lymphocytes B

Tolérance immunitaire

Hypermutation somatique

Phénotype

Souris transgéniques

Modèles animaux

Infections

Maladies autoimmunes

Mots clés libres

Auto-immunité

Lymphocyte B

Infection bactérienne

Modèles murins transgéniques

Tolérance lymphocytaire B

Autoimmunity

B lymphocyte

Bacterial infection

Transgenic mouse models

B cell tolerance

Résumé

Les maladies auto-immunes, qui touchent plus de 5% de la population, sont induites par une perte de la tolérance aux antigènes du Soi. Ces pathologies, généralement multifactorielles, résultent de l’effet combiné de plusieurs allèles de susceptibilité et de différents facteurs environnementaux. Les agents infectieux ont été tout particulièrement incriminés, mais les mécanismes en jeu restent encore mal élucidés. Les lymphocytes B, qui jouent un rôle central dans la pathogénie de nombreuses maladies auto-immunes, sont susceptibles d’être activés selon différents mécanismes au cours d’un processus infectieux et cette activation peut englober des cellules autoréactives. On ne sait cependant pas si cette activation peut entraîner la production d’auto-anticorps pathogènes de forte affinité et d’isotype IgG à partir du pool de cellules productrices d’auto-anticorps naturels de faible affinité, qui sont présentes de façon constitutive dans le répertoire B de l’individu sain. Nous avons mis au point un nouveau modèle murin knock-in pour des lymphocytes B présentant une affinité intermédiaire pour leur auto-antigène, la protéine HEL2X mutée (Hen-Egg Lysozyme). Ce modèle autoréactif d’affinité intermédiaire SWHEL X HEL2X, élaboré sur un fond génétique non autoimmun, permet de suivre le processus de maturation d’affinité des cellules B anti-HEL en présence de leur auto-antigène HEL2X au cours de l’infection chronique par la bactérie Borrelia burgdorferi. L’infection induit au niveau ganglionnaire une prolifération ainsi qu’une activation lymphocytaire B incluant des cellules anergiques. Certains clones autoréactifs sont capables de gagner les centres germinatifs ganglionnaires, de commuter vers l’isotype IgG et présentent des mutations somatiques au niveau de la région variable de la chaîne lourde de leur immunoglobuline, dans la zone d’interaction avec HEL2X, indiquant un processus de sélection par l’auto-antigène. Malgré un taux augmenté d’auto-anticorps d’isotype IgM, ces animaux ne produisent pas de plasmocytes capables de sécréter des auto-anticorps d’isotype IgG. Nos observations suggèrent l’existence de mécanismes de tolérance périphérique intrinsèques mis en place en particulier au niveau du centre germinatif. Un premier point de contrôle va éliminer les lymphocytes B autoréactifs ayant commuté de classe et présentant des mutations somatiques leur conférant une affinité augmentée pour l’auto-antigène tandis qu’un second point de contrôle va empêcher la différenciation en plasmocytes IgG+.Chez l’individu non prédisposé génétiquement, des mécanismes pourraient ainsi permettre de prévenir le développement d’une auto-immunité pathogène au cours d’un épisode infectieux.

Autoimmune diseases, affecting more than 5% of the population, reflect a loss of tolerance to selfantigens. These multifactorial diseases result from the combined effect of several susceptibility alleles and different environmental factors. Infectious agents have been particularly incriminated but there is no clear understanding of the underlying mechanisms. B lymphocytes, that appear central to the pathogenesis of several autoimmune diseases, may be activated by several mechanisms during infectious processes and this activation can encompass autoreactive cells. Whether or not the lattercan induce the production of high-affinity pathogenic IgG isotype auto-antibodies from the naturally present low-affinity self-reactive B cells is still unknown. To gain further insight into this question, we created a new intermediate affinity autoreactive mouse model called SWHEL X HEL2X. In these mice, knock-in B cells express a B cell receptor highly specific for Hen-Egg Lysozyme (HEL) that recognizes HEL2X mutated auto-antigen with intermediate affinity. This model, generated on a non-autoimmune-prone genetic background, allows the following of anti-HEL B cells affinity maturation process in presence of their auto-antigen during Borrelia burgdorferi chronic bacterial infection. The infection leads to lymph nodes lymphoproliferation and B cell activation including anergic cells. Some autoreactive clones are able to form germinal centers, toswitch their immunoglobulin heavy chain and to introduce somatic mutations in the heavy chain variable regions on amino-acids forming direct contacts with HEL2X, suggesting an auto-antigen-driven selection process. Despite increased levels of IgM autoantibodies, infected mice are unable to generate IgG autoantibody secreting plasma-cells. These observations suggest the existence of intrinsic peripheral tolerance mechanisms operating mainly at the level of germinal centers. The first checkpoint eliminates switched autoreactive B cells with increasing affinity mutations while a secondcheckpoint avoids IgG+ plasma-cell differentiation. Thus, in genetically non predisposed individuals, tolerance mechanisms may be set-up to prevent the development of pathogenic autoimmunity during the course of an infection.