Sélection et différenciation en plasmocytes des lymphocytes B du centre germinatif : rôle intrinsèque du récepteur BCR et extrinsèque du microenvironnement local.

Selection and differentiation into plasma cells of germinal center B cells: intrinsic role of B cell receptor and extrinsic role of local microenvironment.

• Auteur / Autrice : Marius Duparc
• Direction : Pierre Milpied
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Immunologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CIML - Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : CIML - Immunologie intégrative des lymphocytes B

Mots clés

Mots clés libres

Plasmocyte

Centre germinatif

Spécificité

Localisation

Bcr

Microenvironnement

Plasma cell

Germinal center

Specificity

Localization

Bcr

Microenvironnement

Résumé

Au cours d'une infection, le système immunitaire monte une réponse protectrice visant à neutraliser le pathogène. Cette réponse immunitaire laissera derrière elle une protection à long terme sous la forme de cellules « mémoire » spécifiques du pathogène comme les lymphocytes B mémoire (Bmem) et les plasmocytes (PC). Les lymphocytes Bmem et PC proviennent de structures dédiées des organes lymphoïdes secondaires appelées centres germinatifs (« germinal center », GC). Dans les GC, les clones de lymphocytes B spécifiques de l'antigène (Ag) suivent une dynamique fonctionnelle finement orchestrée pour se diviser, muter et sélectionner les lymphocytes B ayant fixé l'Ag avec leur récepteur « B cell receptor » (BCR) selon une haute affinité. Les lymphocytes B du GC sélectionnés peuvent soit entrer à nouveau dans un cycle de mutation et de sélection, soit se différencier en lymphocytes Bmem et plasmocytes (PC) tous deux à longue durée de vie. Plusieurs travaux récents suggèrent que l'affinité du BCR pour l'antigène (Ag), mesurée en solution, n'est pas un critère strict de sélection en plasmocytes. Les travaux récents de l'équipe montrent que ce sont en fait les capacités de résistance aux forces de traction des liaisons BCR-Ag qui régulent la sélection positive dans les LB du GC [Awada et al. en préparation]. Cette propriété biophysique intrinsèque à la liaison BCR-Ag agit-elle comme un rhéostat pour réguler la différenciation des LB sélectionnés en PC ou en Bmem ? D'autres résultats récents de l'équipe montrent que les PC aux stades les plus précoces de différenciation après leur sélection positive dans le GC continuent leur maturation dans un microenvironnement spécifique à l'interface entre la zone sombre du GC et l'extension du stroma medullaire des ganglions lymphatiques [Binet et al. en préparation]. Quels signaux délivrés par cette niche sont-ils importants pour l'expansion clonale post-sélection et la maturation des PC de haute affinité ? Pour répondre à ces questions, nous utiliserons plusieurs méthodes intégratives à haute résolution (Flash-FB5P-seq, microscopie multiplex, transcriptomique spatiale, clonage d'anticorps monoclonaux, modification du BCR par CRISPR-Cas9, cytométrie en flux, analyses fonctionnelles et moléculaires du BCR par approches biophysiques) dans des modèles murins de vaccination et d'infection. Ce projet impliquera des collaborations avec l'équipe « Immunité des cellules B à l'infection » dirigée par le Dr Mauro Gaya au CIML, et l'équipe du Dr Philippe Robert au Laboratoire Adhésion et Inflammation. Il impliquera aussi une intégration avec l'équipe du hub CB2M « Computational Biology, Biostatistics and Modeling » du CIML pour intégrer les données transcriptomiques et immuno-génétiques aux paramètres fonctionnels et biophysiques. En conclusion, par une approche intégrative d'analyse des lymphocytes B en cours de sélection positive dans les GC, nous avons l'ambition de décrire et modéliser les paramètres quantitatifs qui régulent la différenciation des PC à longue durée de vie. Les résultats de ce projet permettront de repenser certaines stratégies vaccinales visant à la production d'anticorps de haute affinité, et d'identifier de potentielles cibles thérapeutiques pour le traitement de pathologies impliquant les PC (maladies autoimmunes, myélome multiple).

During an infection, the immune system sets up a protective response that aims to neutralize the pathogen. This immune response will leave behind long-term protection in the form of pathogen-specific “memory” cells such as memory B cells (Bmem) and plasma cells (PC). Bmem and PC originate from dedicated structures in the secondary lymphoid organs known as germinal centers (GCs). In GCs, antigen (Ag)-specific B cell clones follow a finely orchestrated functional dynamic to divide, mutate and select B cells that have bound the Ag with their high-affinity B cell receptor (BCR). The selected GC B cells can either re-enter a cycle of mutation and selection, or differentiate into long-lived Bmem and plasma cells (PC). Several recent studies suggest that BCR affinity for antigen (Ag), measured in solution, is not a strict criterion for selection into plasma cells. The team's recent work shows that it is in fact the tensile strength of BCR-Ag bonds that regulates positive selection in GC B cells [Awada et al. in preparation]. Does this intrinsic biophysical property of BCR-Ag binding act as a rheostat to regulate the differentiation of selected LBs into PC or Bmem? Other recent results from the team show that PCs at the earliest stages of differentiation after their positive selection in the GC continue their maturation in a specific microenvironment at the interface between the dark zone of the GC and the extension of the medullary stroma of lymph nodes [Binet et al. in preparation]. What signals delivered by this niche are important for post-selection clonal expansion and maturation of high-affinity PCs? To answer these questions, we will use several high-resolution integrative methods (Flash-FB5P-seq, multiplex microscopy, spatial transcriptomics, monoclonal antibody cloning, CRISPR-Cas9-mediated BCR modification, flow cytometry, functional and molecular analyses of the BCR using biophysical approaches) in mouse models of vaccination and infection. This project will involve collaboration with Dr Mauro Gaya's “B cell immunity to infection” team at CIML, and Dr Philippe Robert's team at the Adhesion and Inflammation Laboratory. It will also involve integration with the CB2M “Computational Biology, Biostatistics and Modeling” hub team at CIML to integrate transcriptomic and immunogenetic data with functional and biophysical parameters. In conclusion, using an integrative approach to the analysis of B cells undergoing positive selection in GCs, we aim to describe and model the quantitative parameters that regulate the differentiation of long-lived PCs. The results of this project will enable us to rethink certain vaccine strategies aimed at producing high-affinity antibodies, and to identify potential therapeutic targets for the treatment of pathologies involving PCs (autoimmune diseases, multiple myeloma).