Unité: Biologie cellulaire des Lymphocytes

Responsable: Andres ALCOVER

Les travaux de l'unité sont consacrés à l'étude des mécanismes de polarisation cellulaire déclenchés dans les lymphocytes T par la reconnaissance antigénique, et qui conduisent à la formation de la synapse immune. Nos études portent en particulier sur le rôle du cytosquelette d'actine et du trafic vésiculaire polarisé dans la formation de la synapse immune et dans l'activation des lymphocytes T. Nous étudions également comment des rétrovirus qui infectent les lymphocytes T peuvent détourner le mécanisme de polarisation et de trafic moleculaire intracellulaire de ces cellules pour moduler la réponse immune et pour se propager d'une cellule à une autre.

Polarisation des lymphocytes T et formation de la synapse immune

Une étape fondamentale de la réponse immune est la reconnaissance par les lymphocytes T des antigènes exposés à la surface de cellules présentatrices d'antigène. Suite à la reconnaissance de l'antigène, le lymphocyte T se polarise vers la cellule présentatrice d'antigène, ce qui se traduit par des changements de morphologie du lymphocyte T et par la concentration à l'interface cellulaire des nombreuses molécules, dot le récepteur à l'antigène des lymphocytes T (récepteur T), des molécules d'adhérence, du cytosquelette et de signalisation cellulaire. Cette jonction cellulaire organisée, a été appelée synapse immune car elle assure la communication entre le lymphocyte T et la cellule présentatrice d'antigène. Nous étudions les mécanismes de formation de cette synapse ainsi que son rôle dans l'activation du lymphocyte T. Nous analysons plus particulièrement le rôle du cytosquelette d'actine et du trafic intracellulaire dans ce processus. Enfin, nous étudions comment des rétrovirus lymphotropes, tel le virus de l'immunodéficience humaine, détournent le mécanisme de polarisation des lymphocytes T pour moduler la réponse des lymphocytes T et se transmettre de façon plus efficace d'une cellule à une autre.

1) Rôle du cytosquelette d'actine dans la formation de la synapse immune et dans l'activation des lymphocytes T (S. Charrin, C. Cuche et A. Alcover).

Nous avons montré que l'ezrine, une protéine qui lie la membrane plasmique et le cytosquelette d'actine, se polarise transitoirement vers la synapse immune (Figure 1). De plus, la sur-expression d'une forme tronquée de l'ezrine inhibe le rassemblement des récepteurs T à la synapse immune, ainsi que des étapes ultérieures de l'activation des lymphocytes T, comme l'activation du gène de l'IL2. Ces résultats montrent un rôle important pour l'ezrine dans les lymphocytes T : grâce à sa capacité à relier des composants membranaires au cytosquelette d'actine, l'ezrine pourrait contrôler la formation de la synapse immune et moduler le mécanisme d'activation des lymphocytes T. Nous étudions actuellement le rôle de l'ezrine dans la transmission du signal d'activation du récepteur T.

2) Rôle du trafic vésiculaire intracellulaire dans la polarisation du récepteur T vers la synapse immune (V. Das, M. I. Thoulouze et A. Alcover).

Nous avons montré que le trafic intracellulaire polarisé de vésicules endosomiales est un processus clé pour la formation de la synapse immune. Ainsi, par microscopie confocale, microscopie en temps réel et analyse d'image quantitative, nous avons mis en évidence que des vésicules d'endocytose transportent le récepteur T vers la synapse immune, facilitant ainsi son accumulation à la synapse (Figure 2). Ce mécanisme dépend des molécules SNARE qui contrôlent la fusion des vésicules de recyclage à la membrane plasmique. Nos données montrent que le transport intracellulaire par des vésicules d'endocytose est un mécanisme clé pour la polarisation du récepteur T à la synapse immune. Ce mécanisme est probablement mis en œuvre de façon plus générale lors de la polarisation d'autres molécules à la synapse immune.

3) Modulation du mécanisme de polarisation des lymphocytes T et de formation de la synapse immune par le virus de l'immunodéficience humaine (M. I. Thoulouze, et A. Alcover, en collaboration avec N. Sol-Foulon, F. Blanchet et O. Schwartz du Groupe Virus et Immunité).

Le virus de l'immunodéficience humaine du type 1 (VIH-1) est capable de détourner des nombreux processus cellulaires pour assurer sa survie et sa multiplication dans les cellules infectées, ainsi que sa propagation à d'autres cellules. L'infection des lymphocytes T par VIH-1 conduit à des altérations importantes des voies de signalisation intracellulaire, de l'expression de récepteurs membranaires et de leur trafic intracellulaire. Nous avons étudié l'impact de l'infection par VIH-1 sur la formation de la synapse immune. Par des approches de microscopie confocale et analyse d'image quantitative, nous avons montré que les lymphocytes T infectés par VIH-1 forment des synapses immunes défectueuses : le nombre des conjugués cellulaires est réduit et la structure de synapses formées est modifiée, présentant des concentrations du récepteur T et de tyrosine kinase Lck fortement diminuées. Ces diminutions sont dues à une altération du trafic intracellulaire de ces molécules, et à leur rétention dans le compartiment endosomial (Figure 3). Nous avons montré que Nef, une protéine virale impliquée dans des phénomènes de trafic et signalisation intracellulaires, est la principale responsable de ces altérations. Enfin, les lymphocytes T infectés ont une capacité réduite à transmettre des signaux d'activation, ce qui se traduit par des taux réduits des protéines phosphorylées. Des altérations de l'endocytose et de la signalisation dans la synapse immune ont probablement des conséquences sur les fonctions et le devenir des lymphocytes T infectées par le VIH-1.

Légendes des photos :

Figure 1. Interaction d'un lymphocyte T humain (Tc) avec un lymphocyte B présentant un superantigène bactérien (APC). On observe par microscopie confocale l'ezrine, protéine associée au cytosquelette d'actine (rouge) et le récepteur à l'antigène du lymphocyte T (vert) qui sont polarisés vers la cellule présentatrice d'antigène (immunofluorescence ; figure de droite). A gauche, on observe la morphologie de ces deux cellules par contraste interférentiel

Figure 2.Transport polarisé du récepteur T vers la synapse immune par des vésicules d'endocytose. Lymphocyte T humain (Tc) interagissant avec une cellule qui présente un superantigène bactérien (APC). Les récepteurs T présents dans des vésicules d'endocytose sont marqués par des anticorps fluorescents anti-récepteur T préalablement internalisés. La figure montre la superposition entre l'image de fluorescence (vert) et celle de contraste interférentiel (grise), permettant d'observer la polarisation et l'accumulation de vésicules qui contiennent le récepteur T dans la zone du contact cellulaire où se forme la synapse immune.

Figure 3.Lymphocyte T infecté par HIV-1. On observe par microscopie confocale la présence de la protéine virale Nef (vert) et la tyrosine kinase Lck (rouge) dans un compartiment vésiculaire intracellulaire. La co-localisation des deux protéines est signalée par la couleur jaune. Le panneau de gauche montre la morphologie cellulaire observée par contraste interférentiel.

Mots-clés: récepteur à l’antigène des lymphocytes T, synapse immunologique, polarisation, endosomes, trafic intracellulaire, SNARE, ezrine, activation de lymphocytes T, cytosquelette d’actine, biologie cellulaire, immunologie, virologie, SIDA


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