Signalisations B et engagement précoce vers la différenciation plasmocytaire – CascadingPCdiff

La deuxième approche du projet repose sur le caractère asynchrone et hétérogène de la réponse des cellules B aux stimuli de différenciation, ce qui implique l’analyse de moyennes d’expressions géniques lors des études menées sur populations cellulaires, masquant de fait le phénotype des cellules transitionnelles, la co-expression des gènes et la causalité des évènements. Pour y remédier, nous proposons de construire les profils d’expressions géniques (RNAseq) de cellules uniques afin d’obtenir une résolution temporelle de la dynamique transcriptionnelle et d’identifier les éléments clefs contrôlant les transitions cellulaires. Pour cela nous avons optimisé un modèle de différenciation contrôlé à partir de cellules B naïves humaines en plasmocytes. C’est un modèle puissant pour l’étude dynamique et temporelle des voies de signalisations qui régulent les facteurs de transcription en relation avec la prolifération et le destin cellulaire. Le transcriptome des cellules uniques étudié à différents temps du processus de différenciation permettra d’organiser les cellules selon leur progression vers l’état plasmocytaire et ainsi construire une trajectoire à l’aide d’algorithmes bioinformatiques validés dans d’autres systèmes cellulaires. Les facteurs pionniers impliqués dans les étapes de transitions seront identifiés par analyse des régions cis-régulatrices des gènes constituants les clusters “pseudo-temporels”, et validés fonctionnellement par inhibition à l’aide de petits ARN interférents dans le modèle de différenciation in vitro.

Nous avons mis en évidence que la signalisation IL-2 dans le lymphocyte B exerce une fonction suppressive sur la réponse immune précoce extrafolliculaire. C'est la première démonstration d'un rôle de l'IL-2 dans le contrôle des réponses immunes par un mécanisme intrinsèque aux lymphocytes B.
La modélisation de la différenciation plasmocytaire de cellules B naïves humaines à l'échelle de la cellule unique, l'inférence de trajectoire et l'analyse pseudotime des réseaux de gènes met en évidence la dynamique transcriptionnelle au cours de ce processus.

Ce projet devrait contribuer à une meilleure compréhension des interactions entre les signalisations cellulaires, le réseau des facteurs de transcriptions, et les modifications épigénétiques qui régissent le destin cellulaire. Cela devrait aussi permettre d’approfondir nos connaissances des processus pathologiques résultant d’une altération du control des réponses immunitaires humorales.

Thèse de science de l'Université de Rennes 1 en Immunologie
«Dynamique transcriptionnelle de la différenciation normale et
pathologique des lymphocytes B naïfs en cellules effectrices«
par Nicolas Hipp

La différenciation terminale des lymphocytes B en plasmocytes est un processus contrôlé à l’origine de la réponse humorale protectrice. Son dérèglement contribue à des immunodéficiences, lymphoproliférations et lymphomes. La compréhension des mécanismes par lesquels les signaux externes contrôlent le destin cellulaire des lymphocytes B a une importance pour le développement de nouvelles thérapeutiques et rendre les vaccins plus efficaces.
Le projet de recherche vise à identifier les étapes critiques et les molécules qui régissent le destin cellulaire du lymphocyte B naïf jusqu’ au stade plasmocytaire. Deux stratégies sont développées : une première approche expérimentale in vivo s’intéresse à l’étude du rôle des signalisations IL-2/IL-15 dans l’engagement précoce vers la différenciation plasmocytaire. Plusieurs arguments soutiennent un rôle important de ces cytokines à la fois pour la prolifération, la survie et la différenciation des lymphocytes B activés. Cependant la portée des effets in vivo et spatiotemporelles de la signalisation IL-2 (et IL-15, l’autre ligand activateur du récepteur à l’IL-2), et de la redondance / pléiotropie de ces cytokines est difficile à évaluer. Pour cela nous allons étudier les réponses immunitaires de modèles murins dont le récepteur à l’IL-2 est invalidé dans les cellules B matures ou plus tardivement dans les cellules B du centre germinatif.
La deuxième approche du projet repose sur le caractère asynchrone et hétérogène de la réponse des cellules B aux stimuli de différenciation, ce qui implique l’analyse de moyennes d’expressions géniques lors des études menées sur populations cellulaires, masquant de fait le phénotype des cellules transitionnelles, la co-expression des gènes et la causalité des évènements. Pour y remédier, nous proposons de construire les profils d’expressions géniques de cellules uniques (scRNAseq) afin d’obtenir une résolution temporelle de la dynamique transcriptionnelle et d’identifier les éléments clefs contrôlant les transitions cellulaires. Pour cela nous avons optimisé un modèle de différenciation contrôlé à partir de cellules B naïves humaines en plasmocytes. C’est un modèle puissant pour l’étude dynamique et temporelle des voies de signalisations qui régulent les facteurs de transcription en relation avec la prolifération et le destin cellulaire. Le transcriptome des cellules uniques étudié à différents temps du processus de différenciation permettra d’organiser les cellules selon leur progression vers l’état plasmocytaire et ainsi construire une trajectoire à l’aide d’algorithmes bioinformatiques validés dans d’autres systèmes cellulaires. Les facteurs pionniers impliqués dans les étapes de transitions seront identifiés par analyse des régions cis-régulatrices des gènes constituants les clusters “pseudo-temporels”, et validés fonctionnellement par inhibition à l’aide de petits ARN interférents dans le modèle de différenciation in vitro.
Ce projet devrait contribuer à une meilleure compréhension des interactions entre les signalisations cellulaires, le réseau des facteurs de transcriptions, et les modifications épigénétiques qui régissent le destin cellulaire.