Imagerie en vivant de la migration des leucocytes dans des installations in vitro contrôlées

Live imaging of leukocyte migration in controlled in vitro setups

• Auteur / Autrice : Nicolas Garcia Seyda
• Direction : Olivier Théodoly, Marc Bajénoff
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance le 30/06/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Immunologie Marseille-Luminy (1976-....) - Laboratoire Adhésion et Inflammmation (LAI) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Sykes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ana-Maria Lennon-Duménil, Réjane Rua, Mossadek Talby
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Daniel Riveline, Vincent Studer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimiotaxie

Noeud lymphatique

Chimiokines

Lymphocytes T

Leucocytes -- Motilité

Mots clés libres

.

Résumé

La migration cellulaire est une caractéristique primordiale du système immunitaire, les leucocytes patrouillant constamment dans notre corps à la recherche d'une infection ou de signaux inflammatoires. La migration des leucocytes est définie comme ''ameboïde'' en raison de leur déplacement rapide, de l'absence d'adhésion forte au substrat et des déformations rapides de leur forme, ce qui leur permet de naviguer dans des environnements 3D complexes en n'endommageant que peu ou pas les tissus qui les entourent. Dans ce contexte, notre groupe a récemment décrit un nouveau mode de migration dans les lymphocytes T effecteurs humains, appelé ''swimming'', où ni l'adhésion ni le confinement ne sont nécessaires pour propulser les cellules suspendues dans une solution. A la recherche d'un scénario biologiquement pertinent, nous montrons dans ce manuscrit de thèse que les neutrophiles humains modulent leur adhésion tout en migrant sur des substrats ICAM-1 et peuvent nager afin de chasser et phagocyter des bactéries. En optimisant une technique de micropatternage optique de bactéries vivantes, nous les utilisons comme point fixe-source de chimioattractants et démontrons la chimiotaxie des neutrophiles en 2 et 3 dimensions. Nous développons ensuite un outil microfluidique permettant de créer des gradients en l'absence de flux, basé uniquement sur la diffusion, et l'utilisons pour caractériser la réponse des lymphocytes T naïfs humains aux chimiokines des ganglions lymphatiques et au sérum porteur de S1P. Nous vérifions ainsi la chimiotaxie vers CCL19 et CCL21, alors que nous rejetons la chimiotaxie vers le sérum.

Cell migration is a paramount feature of the immune system, with leukocytes constantly patrolling our body in the search of infection or inflammatory signals. Leukocyte migration is defined as ‘ameboid’ due to their fast displacement, lack of strong substrate adhesion and fast shape deformations, which altogether allows them to navigate complex 3D environments with little or no damage to the confining tissue surrounding them. In this context, our group has recently described a new migration mode in human effector T lymphocytes termed ‘swimming’, where neither adhesion nor confinement are required to propel cells suspended in bulk solution. In search for a biologically relevant scenario, in this thesis manuscript we first show that human neutrophils modulate their adhesion while migrating on ICAM-1 substrates and can swim in order to chase and phagocytize bacteria. By optimizing a technique for optical micropatterning of live bacteria, we use them as a fixed point-source of chemoattractants and demonstrate neutrophil swimming chemotaxis in 2 and 3 dimensions. We then develop a microfluidic tool to create gradients in the absence of flow, based purely on diffusion, and use it to characterize the response of human Naïve T lymphocytes to lymph node chemokines and S1P-bearing serum. We thus verify chemotaxis towards CCL19 and CCL21, while we dismiss chemotaxis towards serum. We also show that naïve T lymphocytes intermittently adhere on ICAM-1 substrates, but contrary to the literature, this adhesion is not stabilized by flow.