Rôle de la kinésine-1 dans la fonction de présentations antigéniques par les cellules dendritiques

Role of kinesin-1 in the process of antigen presentation by dendritic cells

• Auteur / Autrice : Meriem Belabed
• Direction : Gaël Ménasché
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 19/11/2019
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Maladies Génétiques (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Alain Fischer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Fischer, Philippe Pierre, Stéphane Meresse, Sebastian Amigorena, Nicolas Blanchard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Pierre, Stéphane Meresse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antioncogènes

Cellules dendritiques

Kinésines

Mots clés libres

Présentation croisée

Cellule dendritique

Réponse anti-tumorale

Kinésine-1

Traffic vésiculaire

Cross-presentation

Dendritic cell

Anti-tumor response

Kinesin-1

Vesicular trafficking

Résumé

Les cellules dendritiques (DC) sont des cellules immunitaires spécialisées dans la présentation des antigènes (Ag) et induisent des réponses immunitaires adaptatives. Ces cellules dégradent et présentent des Ag endogènes et exogènes complexés aux molécules de classe I ou II du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) aux lymphocytes T CD8+ et CD4+. Contrairement aux autres cellules présentatrices d'Ag, les DC sont efficaces pour la présentation des Ag exogènes via les molécules de CMH-I aux lymphocytes T CD8+, processus appelé présentation croisée. Comme la dynamique du trafic des compartiments vésiculaires intracellulaires s'est avérée nécessaire pour la présentation antigénique, nous avons évalué le rôle d'un moteur moléculaire, la kinésine-1, dans la présentation des Ag par les DC. Pour cela, nous avons utilisé le modèle murin Kif5bfl/- ; Vav1 (cKOKif5b) qui est délété de la chaine lourde de la kinésine-1 (Kif5b) dans toutes les lignées hématopoïétiques. On démontre dans cette étude que la kinésine-1 régule la présentation croisée des Ag par les DC. En effet, la présentation croisée des Ag solubles et particulaires par les DC en l'absence de Kif5b réduit considérablement la sécrétion d'IL-2 par les lymphocytes T OT-1. D'autre part, nous mettons en évidence un défaut de la réponse anti-tumorale chez les souris déficientes pour Kif5b suggérant un défaut de présentation croisée in vivo. Afin de comprendre les étapes régulées par la kinésine-1 dans le processus de présentation croisée des Ag, nous avons montré que la kinésine-1 régule la dégradation de l'Ag (soluble ou particulaire), l'acidification des endosomes, le trafic intracellulaire de l'ovalbumine soluble et le recyclage des molécules du CMH-I. En revanche, les présentations directes des Ag par le CMH-I et le CMH-II, ainsi que l'internalisation de l'Ag ne sont pas altérées en l'absence de Kif5b. Au niveau mécanistique, nous avons pu montrer que la kinésine-1 régule la dynamique des endosomes précoces via la scission des tubulations des endosomes précoces. Nos résultats montrent que la kinésine-1 régule la sortie de l'Ag, des molécules de CMH-I et des récepteurs (récepteur de la transferrine) des endosomes précoces vers les endosomes tardifs et de recyclage. Enfin, nous avons constaté que l'actine est indispensable à la génération de la tubulation naissante et à son élongation, alors que les microtubules et la kinésine-1 sont nécessaires au détachement des tubules des endosomes précoces. Ce travail constitue la toute première description du rôle de la kinésine-1 dans la régulation de la présentation croisée dans les cellules dendritiques. Il désigne la kinésine-1 comme nouveau « check-point » capable de moduler l'équilibre entre la dégradation de l'antigène et la présentation croisée en venant contrôler le tri de l'antigène et du CMH-I des endosomes précoces. Dans ce contexte, la kinésine-1 peut être considérée comme une nouvelle cible thérapeutique hautement sélective pour moduler la présentation croisée et amplifier les réponses immunitaires.

Dendritic cells (DCs) are a specialized population of immune cells that excel in antigen (Ag) presentation and induce adaptive immune responses. These cells process and present endogenous antigen in association with class I or class II molecules of the major histocompatibility complex (MHC) to trigger CD8+ or CD4+ T-cell activation, respectively. Unlike other antigen-presenting cells, DCs are particularly efficient, for the presentation of exogenous antigens through MHC-I to CD8+ T cells, a process called ''cross-presentation''. As trafficking of intracellular vesicular compartments has been shown to be necessary for Ag cross-presentation, we have assessed the role of the conventional microtubule-dependent motor protein kinesin-1 in Ag presentation by DCs using Kif5bfl/-; Vav1-Cre conditional knockout (cKOKif5b) mice lacking Kif5b (the heavy chain of kinesin-1) in all their hematopoietic lineages, including DCs. In this study, we showed that Kif5b is critical for Ag cross-presentation. A lack of Kif5b dramatically impaired IL-2 secretion from OT-I T cells upon cross-presentation of soluble or particular OVA by DC. As cross presentation is crucial for induction of adaptative response against tumors, mice lacking Kif5b in DCs present a poor anti-tumor response. In order to understand the steps regulated by kinesin-1 in the cross presentation process, we showed that kinesin-1 regulates the antigen (soluble or particular) degradation, the acidification of the endocytic pathway, the sOVA intracellular trafficking and MHC-I molecule recycling. In contrast, the MHC-II presentation, the endogenous MHC-I Ag presentation through the classical secretory pathway and the Ag internalization were independent of Kif5b function. We further demonstrate that kinesin-1 regulates the early endosome dynamic through the scission of endosomal tubulations, an indispensable step to allow vesicular maturation toward recycling or late endosomes. Our findings demonstrate that kinesin-1 regulates cross-presentation in vitro and in vivo by regulating the sorting of Ag, MHC-I molecules and receptors to be processed, recycled or degraded. Finally, we found that actin was indispensable for the generation of nascent tubulation and tubulation elongation, whereas microtubule as Kif5b was required for tubule detachment of early endosomes. This work constitutes the first description of the role of kinesin-1 in the regulation of cross-presentation in dendritic cells. It refers to kinesin-1 as a new ''checkpoint'' capable of modulating the balance between antigen degradation and cross-presentation by controlling the sorting of antigen and MHC-I early endosomes. In this context, kinesin-1 can be considered as a new, highly selective therapeutic target to modulate cross-presentation and amplify immune responses.