Etude de la dynamique de dégranulation des mastocytes et analyse de l'effet des éicosanoïdes dans la coopération entre mastocytes et lymphocytes T Helper

Study of mast cell degranulatory response dynamic and analysis of eicosanoid influence during mast cell and Helper cells cooperation

• Auteur / Autrice : Régis Joulia
• Direction : Éric Espinosa, Salvatore Valitutti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé biotechnologies
• Date : Soutenance le 08/11/2016
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Physiopathologie de Toulouse-Purpan (Toulouse ; 2002-2020)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synapses

Éicosanoïdes

Mastocytes

Mots clés libres

Mastocyte

Dégranulation

Synapse

Interleukine-33

Eicosanoïde

Lymphocyte TH

Mast cell

Degranulation

Synapse

Interleukin-33

Eicosanoid

TH cell

Résumé

Les mastocytes sont des cellules immunitaires présentes dans tous les tissus de l'organisme. Ils ont été depuis longtemps associés aux réponses allergiques, mais ces cellules sont aussi des acteurs majeurs de la réponse inflammatoire. La dégranulation des mastocytes, ou exocytose des granules sécrétoires, est un mécanisme d'action important de ces cellules. Au laboratoire, nous avons mis au point une méthode innovante qui nous permet de suivre en temps réel la dynamique de cette dégranulation. Cette méthode repose sur l'utilisation de l'avidine couplé à un fluorochrome qui se lie spécifiquement à la matrice des granules. Nous avons recherché les modalités de la dégranulation lorsque les mastocytes sont activés par un ligand cellulaire comme des cellules cibles recouvertes d'anticorps. Nous avons pu mettre en évidence, de façon surprenante, que les mastocytes dégranulent de manière polarisée contre une cellule cible opsonisée avec des anticorps de type IgE ou IgG en mettant en place un nouveau mécanisme que nous avons nommé ADDS (Antibody Dependent Degranulatory Synapse). L'ADDS est caractérisée par une signalisation du récepteur RFc et une dépolymérisation du cytosquelette cortical d'actine locales. De plus, cette synapse peut aussi avoir lieu lorsque le mastocyte est au contact d'un parasite opsonisé comme Toxoplasma Gondii, et induit la mort du parasite et la libération de cytokines et chimiokines pro-inflammatoires. Nous avons ensuite analysé la dynamique de la dégranulation à l'échelle '' single cell '' et sa régulation par des facteurs inflammatoires. Grâce à une approche de '' cell barcoding '' et de cytométrie en flux en temps réel, nous avons pu mettre en évidence que la dégranulation induite par l'agrégation des RFc?I était contrôlée par deux mécanismes : un premier qui règle le nombre de mastocytes qui dégranulent et un second qui régule l'intensité de la dégranulation. L'interleukine 33 peut finement potentialiser ces deux mécanismes en augmentant le pourcentage de mastocytes qui dégranulent et l'intensité de la dégranulation. L'IL-33 induit ainsi l'émergence de cellules hautement inflammatoires. Dans un second axe de recherche, nous avons étudié quel pouvait être l'impact des prostaglandines dans le dialogue entre mastocytes et lymphocytes T CD4+ Helper (TH). Nos résultats indiquent un rôle insoupçonné de la prostaglandine D2 et la prostaglandine E2 comme des acteurs importants pour la production d'interleukine 17 par les LTH. En conclusion, mon travail de thèse nous a permis de révéler l'existence de la synapse dégranulatoire des mastocytes, de nouveaux mécanismes contrôlant la dégranulation et d'identifier les mastocytes comme une source importante de prostaglandines impliquées dans la polarisation des LTH.

Mast cells are tissue-resident immune cells particularly enriched in regions exposed to the external environment. They have been associated, for a long time, with allergic disorders but these cells are also major effectors of inflammatory response. The degranulation process, or granule exocytosis, is one of the main effector functions of mast cells and it has been implicated in various biological processes. In our laboratory, we have developed a new method to monitor live mast cell degranulatory response. This approach is based on fluorescent avidin that binds selectively mast cell granule matrix. Thanks to this method, we have investigated the degranulatory response following mast cell activation by cell bound antigens. We have shown that mast cells can undergo polarized degranulation toward IgE- or IgG-opsonized cells in a new mechanism we named ADDS (Antibody Dependent Degranulatory Synapse). The ADDS is characterized by a local signaling of FcR receptors and cortical actin depolymerisation. Moreover, this synapse takes place when mast cells are triggered by opsonized parasite Toxoplasma Gondii. It leads to the death of the parasite and the release of pro-inflammatory cytokines and chemokines. We next analyzed the mast cell degranulatory response dynamics at the single cell level and its regulation by alarmin IL-33. Using cutting-edge ''cell barcoding'' approach and live flow cytometry, we showed that Fc?RI mediated degranulatory response is controlled by two mechanisms: a first one that sets the frequency of degranulated mast cells and a second one that regulates the magnitude of the degranulation. The IL-33 fine tunes these two mechanisms by augmenting both the frequency of degranulated mast cells and the extent of individual mast cell degranulation. Our results indicate that interleukin 33 induces the emergence of high inflammatory mast cells. In a second axis of research, we analysed the influence of prostaglandins during the cooperation between mast cells and CD4+ T helper cells. Our results indicate that prostaglandin D2 and E2 produced by mast cells are important inducers of interleukin 17 by CD4+ T helper cells. Taken together, my thesis work revealed that mast cells can form degranulatory synapses, new mechanisms that control the degranulatory response and identified mast cells as a source of pro-IL-17 prostaglandins during their cooperation with CD4+ T helper cells.