Regulation and signaling properties of T cell immunological synapses and kinapses in vivo
Institution:
Paris 7Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
T cell activation relies on interactions with antigen presenting cells (APCs) during which the T cell receptor (TCR) recognizes antigenic peptide on Major Histocompatibility Complex molecules (pMHC) displayed on the surface of the APC. Imaging T cells and APCs in vivo revealed that T cell- APC contacts can either be very stable (synapses) or more dynamic and transient (kinapses). However, the respective contribution of these different interactions bas not been fully elucidated. We aimed at better understanding how T cells sense their cognate antigen in vivo and couple their motile behavior with the collection of activation signals. To this end, we introduced Dynamic In Situ Cytometry (DISC) a methodology combining intravital imaging and flow cytometry. DISC allowed us to simultaneously visualize T cell behavior and TCR signaling in vivo. With this approach, we found that different thresholds of antigen affinity controlled T cell dynamics and TCR signaling. We established a hierarchy of antigen recognition modes: synapses with thé strongest TCR signais, kinapses with robust signaling, and kinapses with weak signaling. Furthermore, we provide evidence that detection of low to intermediate affinity ligands induces T cell deceleration by promoting a calcium-independent switch of migration mode. This mechanism may underlie the kinapse-like behavior and promote further scanning of the microenvironment. Additional calcium-dependent signals are provided by high affinity ligand and induce complete T cell arrest and the establishment of a bona fide synapse. Such diversity in the modes of antigen recognition forces us to reconsider the process of T cell activation.
Abstract FR:
L'activation des cellules T repose sur leurs interactions avec des cellules présentatrices de l'antigène CPA au cours desquelles le récepteur des cellules T TCR reconnaît le peptide antigénique AG fixé sur les molécules du complexes majeur d'histocompatibilité exprimées à la surface de la CPA. La visualisation des T et des CPA in vivo a révélé l'hétérogénéité des contacts T-CPA qui peuvent être stables (synapses) ou dynamiques (kinapses). La contribution de ces différentes interactions n'est pas établie. Nous avons cherché à comprendre comment les T sentent leur Ag in vivo et couplent motilité et activation. Nous avons développé la Cytométrie Dynamique In situ Disc, une méthode combinant les avantages de l'imagerie intravitale et de la cytométrie de flux. Le DISC nous a permis de visualiser simultanément le comportement des T et le signal TCR in vivo. Nous avons montré que les seuils d'affinité de l'Ag contrôlant la mobilité des T et le signal TCR sont distincts. Nous avons établi une hiérarchie des modes de reconnaissance de l'Ag : les synapses associées au signal TCR le plus fort, les kinapses associées à un signal robuste et les kinapses associées à un signal faible. Nos résultats suggèrent aussi que la détection d'Ag d'affinité faible à intermédiaire provoque une décélération des T en induisant un changement de mode de migration de manière calcium indépendante. Ce mécanisme pourrait expliquer le comportement kinapse. Les Ag de forte affinité fournissent des signaux additionnels calcium-dépendants qui induisent l'arrêt complet des T et l'établissement de synapses. Cette diversité de modes de reconnaissance de l'Ag oblige à repenser le processus d'activation T.