Régions régulatrices Eµ et 3'RR au locus des chaînes lourdes d'immunoglobulines : dynamique, fonctions et interactions des modules

Regulatory region Eµ and 3'RR at the immunoglobulin heavy chain locus : dynamic, functions and interactions between modules

• Auteur / Autrice : Armand Garot
• Direction : Eric Pinaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunogénétique
• Date : Soutenance le 22/10/2015
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale biologie-santé - Bio-santé (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Contrôle de la Réponse Immune B et des Lymphoproliférations (2012-2017)
• Jury : Président / Présidente : Michel Cogné
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Pinaud, Michel Cogné, Ana-Maria Lennon-Duménil, Jérôme Moreaux, Philippe Ruminy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ana-Maria Lennon-Duménil, Jérôme Moreaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lymphocytes B

Immunoglobulines

Mots clés libres

Immunoglobulines

Lymphocytes B

Activateurs transcriptionnels

Régions régulatrices

AID

Immunoglobulin

B cells

Enhancers

Regulatory regions

AID

Résumé

L’expression des immunoglobulines (Ig) par les cellules B est dictée par de multiples remaniements géniques appelées recombinaisons V(D)J, commutation de classe (CSR) et hypermutation somatique (SHM). Tous ces événements sont contrôlés par des éléments cis-régulateurs notamment au locus IgH. Les mieux décrits sont la région intronique Eµ et ses régions d’attachement à la matrice nucléaire MARsEµ et la région régulatrice en 3’ du locus IgH (3’RR), constituée de 4 éléments activateurs (hs3a ; hs1,2 ; hs3b ; hs4) et possédant une structure quasi-palindromique très conservée. Afin d’étudier ces régions régulatrices, nous avons analysé plusieurs modèles murins présentant la délétion de la totalité de la région Eµ, des MARsEµ, et de diverses parties de la 3’RR. Ces modèles ont mis au jour des fonctions insoupçonnées de ces régions régulatrices, à divers stades du développement B. Au delà de son rôle régulateur des réarrangements précoces de DH vers JH, nous avons précisé la fenêtre d’action de région Eµ et son rôle sur la transcription et l’expression de la chaîne lourde µ du stade pré-B jusqu’au stade B transitionnel. L’activateur Eµ module en effet l’expression du pré-BCR et du BCR et par conséquent conditionne l’orientation des cellules B matures vers les compartiments de la zone marginale et folliculaire. Notre étude indique également que Eµ n’influence pas le choix des segments VH au cours de la recombinaison VDJ. Nous montrons que les régions MARsEµ, sont impliquées dans le ciblage des gènes d’Ig par l’hypermutation somatique. Le mode d’action de ces régions MARsEµ reste à définir mais nous décrivons qu’il est découplé de la transcription et qu’il affecte également des loci situés sur des chromosomes différents : loci codant les chaînes légères d’Ig (Ig) et loci des cibles illégitimes de AID (Bcl6 et Cd83).Une étude comparant un nouveau modèle murin déficient pour la région quasi-palindromique 3’IgH (de hs3a à hs3b) à deux autres modèles de notre laboratoire (3’RR KO et hs3b-hs4 KO) nous a permis d’identifier deux modules fonctionnels complémentaires dans la région 3’RR. Le module distal (hs4) impliqué dans la régulation de l’expression de la chaîne lourde du stade B immature au stade B naïf et le module proximal (de hs3a à hs3b) nécessaire aux stades matures pour la SHM et la CSR vers la majorité des isotypes après activation, mais également pour la synthèse des anticorps par les plasmocytes.

Immunoglobulin (Ig) gene expression in B cells depends on multiple genetic rearrangements named V(D)J recombination, class switch recombination (CSR) and somatic hypermutation (SHM). These events are controlled by cis-regulatory elements which are, especially numerous within the IgH locus. Major IgH regulatory elements are Eµ composed of a core enhancer flanked by nuclear matrix attachment regions MARsEµ and the regulatory region located at the 3’end of the locus (3’RR), composed of 4 enhancers (hs3a; hs1-2; hs3b; hs4) harbouring a highly conserved quasi-palindromic structure. To study these regulatory regions, we analyzed multiple mice models carrying endogenous deletions of either the entire Eµ region, MARsEµ only or various parts of the 3’RR. These models revealed unsuspected functions for all IgH regulatory regions, at various stages of B cell development. Beyond its role to control accessibility prior DH to JH rearrangements, we identified the window of activity for Eµ region and its particular role on transcription and expression of the µ heavy chain from pre-B to the transitional stages. Indeed, the Eµ enhancer modulates pre-BCR and BCR expression and consequently modulates the mature B cell fate toward marginal zone and follicular compartments. Our study also indicated that the absence of Eµ has no effect on VH segment usage during V to DJ recombination. We also showed that MARsEµ are implicated in the targeting of Ig genes by SHM. The mechanism by which MARsEµ enhances SHM remains to be clarified but we showed that the process does not depend on transcription. Surprisingly MARsEµ also modulates SHM occuring on genes located on different chromosomes: the Ig light chain loci (Igκ) and AID off-targets loci (Bcl6 and Cd83).In a study comparing a new mouse model devoid of the 3’ IgH quasi-palindromic region (hs3a to hs3b) to previous relevant models available in our laboratory (3’RR KO and hs3b-hs4 KO), we identified two complementary functional modules within the 3’RR. The distal module (hs4), which regulates Ig heavy chain expression (and therefore BCR expression) from the immature to mature naïve B cell stages and the proximal module (hs3a to hs3b and its quasi-palindromic structure) required at mature stages for SHM, CSR to most isotypes in activated B cells, and antibody production in plasma cells.