Soutenance de thèse de Xuan LUO

Une réponse immunitaire efficace repose sur un recrutement rapide de leucocytes du système sanguin vers les tissus enflammés ou endommagés. Lorsqu'ils quittent la circulation sanguine et se rendent au site de l'inflammation, les leucocytes sont capturés par l'endothélium et migrent le long de la paroi du vaisseau pour atteindre les sites de transmigration. Ces processus sont médiés par de multiples signaux externes biochimiques et physiques parmi lesquels le rôle des molécules d’adhésion reste flou. Le guidage des cellules par des molécules ancrées sur un substrat, appelé haptotaxie, est sans doute crucial pour le développement, l'immunologie et le cancer. L’haptotaxie adhésive a été décrite dans le cas de cellules mésenchymateuses qui développent des forces de traction importantes avec leurs substrats et s’orientent via un mécanisme de ‘’tir à la corde’’ - une compétition entre les bords adhérents des cellules. Dans le cas de cellules amiboïdes qui migrent avec une interaction minimale avec leur substrat, l'existence d'une haptotaxie adhésive reste incertaine. Dans ce projet, nous avons étudié la migration des lymphocytes T humains sur des substrats dont l’adhésion est spatialement modulée. Nous avons observé une haptotaxie adhésive robuste des lymphocytes sur les surfaces dont la concentration des ligands intégrines correspond à celle trouvées sur les veinules postcapillaires à endothélium épais. Ces constatations correspond donc à la surexpression de ICAM-1 et de VCAM-1 observée in vivo aux sites de transmigration et suggèrent que l’haptotaxie adhésive pourrait favoriser le recrutement des leucocytes. D’un point de vue mécanistique, nous montrons que l'haptotaxie adhésive des lymphocytes à médiation par les intégrines diffère à la fois de la chimiotaxie active, car aucune mécanotransduction n'a été détectée, et du mécanisme de ‘’tir à la corde’’ passif des cellules mésenchymateuses, car différentes intégrines supportent des phénotypes opposés. Les cellules ont préféré des zones plus adhérentes avec VLA-4 et, contre-intuitivement, des zones moins adhérentes avec LFA-1. Ces résultats révèlent que les intégrines contrôlent les comportements différentiels d'haptotaxie adhésive sans mécanotransduction. Nous avons également étudié le mécanisme à l'origine de ce phénotype haptotactique spécifique induit par LFA-1 et avons découvert que la dynamique du lamellipode, plutôt que le niveau d'expression de l'intégrine, est impliquée. Les résultats préliminaires avec des lymphocytes T déficients en VASP indiquent également que la protéine VASP pourrait jouer un rôle important dans l'haptotaxie adhésive des lymphocytes T.

An efficient immune response relies on a rapid recruitment of leukocytes from the blood system to the inflamed or damaged tissue. As they leave the blood stream and travel to inflammation site, leukocytes are captured by the endothelium and migrate along the vessel wall to reach permissive transmigration sites. These processes are mediated by multiple external biochemical and physical cues among which the role of adhesion molecules remains unclear. Guidance of cells by molecules anchored on a substrate, known as haptotaxis, is arguably crucial in development, immunology and cancer. Adhesive haptotaxis has been described in the case of mesenchymal cells that develop strong pulling forces with their substrates and orient via a tug of war mechanism – a competition between cells’ adherent pulling edges. In the case of amoeboid cells that migrate with minimal interaction with their substrate, the existence of adhesive haptotaxis has yet to be evidenced. In this project, we studied the crawling of human T lymphocytes on substrates with spatially modulated adhesion. and observed robust adhesive haptotaxis with surface concentrations of integrin ligands found on high endothelial venules. These finding, together with the in vivo overexpression of ICAM-1 and VCAM-1 at transmigration portals, suggest that adhesive haptotaxis could promote leukocyte recruitment. Mechanistically, we show that integrin-mediated adhesive haptotaxis of lymphocytes differs both from active chemotaxis, because no mechanotransduction was detected, and from the passive tug of war mechanism of mesenchymal cells, because different integrins support opposite phenotypes. Cells favored more adherent zones with VLA-4 and, counterintuitively, less adherent zones with LFA-1. These results reveal that integrins control differential adhesive haptotaxis behaviors without mechanotransduction. We further investigated the mechanism behind this specific haptotactic phenotype mediated by LFA-1 and find that the lamellipodial dynamics, rather than the integrin expression level, is involved. Preliminary findings with VASP deficient T cells indicate also that VASP protein may play an important role in T cell adhesive haptotaxis.