T cell adhesion on engineered substrates : influence of ligand nano-clustering

par Emmanuelle Benard

Thèse de doctorat en Physique et sciences de la matière

Sous la direction de Kheya Sengupta.

Le président du jury était Jacques Nunès.

Le jury était composé de Alice Nicolas, Ralf P. Richter, Laurent Limozin.

Les rapporteurs étaient Claire Hivroz, Olivier Thoumine.

  • Titre traduit

    Adhésion des lymphocytes T sur des substrats innovants : influence du nano-regroupement des ligands


  • Résumé

    L'interface entre une cellule présentatrice d’antigène (CPA) et une cellule T joue un rôle clé dans la reconnaissance de l'antigène in vivo. L'importance du regroupement des récepteurs des lymphocytes T (TCR) est bien établie. De plus, les antigènes sont également regroupés sur les CPA. J'ai étudié l’impact de ce regroupement de ligands sur la réponse des cellules T. J'ai développé un nouveau substrat synthétique qui imite la membrane des CPA et qui consiste en un réseau d’ilots protéiques (de taille 800 ± 100 nm, espacés de 2 μm), entourés d'une bicouche lipidique fluide (SLB), éventuellement fonctionnalisée. Les ilots et la SLB sont alternativement fonctionnalisés avec des molécules d'anti-CD3 (ciblant le complexe TCR), ou d’ICAM-1 (ligand pour l'intégrine des cellules T). Pour les cellules T adhérant à ces substrats, le TCR et ZAP-70 co-localisent avec les ilots d’antiCD3. La présence d’ICAM-1 sur la SLB ne perturbe pas cette organisation. Si les ligands adhésifs sont présents uniquement dans les ilots mais pas sur la SLB, la membrane présente une topographie caractéristique. L’étalement cellulaire est augmentée par le regroupement d’anti-CD3 seulement en présence d’ICAM-1 dans la SLB. L'organisation de l’actine est également affectée par ce regroupement et la présence d’ICAM-1. L'imagerie dynamique indique que l’actine est organisée par le TCR au début et par l’intégrine en fin de processus soulignant ainsi le rôle crucial mais différent de ces deux molécules lors de l'adhésion des cellules T. Ces résultats peuvent être rationalisés en considérant l'expulsion ou non du glycocalyx, contenant des phosphatases, au niveau de l'interface cellule T/CPA.

    mots clés mots clés

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  • Résumé

    The interface between an Antigen Presenting Cell (APC) and a T cell plays a key role in antigen recognition in vivo. The importance of clustering of T cell receptors (TCR) is well established. In addition, antigens are also presented on APCs as well-defined nano-dots. I studied how such clustering of ligands influences T-cell response. I developed a novel synthetic substrate that mimics the APC-membrane, and consists of an array of protein dots (size 800±100 nm, spacing 2 µm), surrounded by a fluid supported lipid bilayer (SLB), which is optionally functionalized. The dots and the SLB are alternatively functionalized with molecules of anti-CD3 (targeting the TCR-complex), or ICAM-1 (ligand for the T-cell integrin). In T cells adhered to these substrates, TCR and ZAP-70 (one of the first molecules to be recruited to the TCR complex on activation) clusters colocalize with the antiCD3-dots. The presence of ICAM-1 on the SLB does not appreciably perturb this organization. On ICAM-1 dots the TCR is not organized in clusters. If adhesive ligands are present only in the dots but not on the SLB, the membrane exhibits a characteristic topography. The cell area, which in T cells may serve as a readout of their level of activation, is augmented by anti-CD3 clustering only in presence of ICAM-1 in the SLB. Actin organization is impacted by clustering and presence of ICAM-1. Dynamic imaging hints that TCR organizes the actin at early time and integrin at late time, thus pointing to the crucial but different role of both in adhesion of T cells. These results can be rationalized by considering the expulsion or not of the glycocalyx, containing phosphatases, from the TCR/APC interface.


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