Soutenance de thèse de Aya NASSER EDDINE

Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : BIOPHYSIQUE
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
motifs,Lymphocyte T,actine,superresolution,lithographie,Récepteur des cellules T
Keywords
Pattern,T Lymphocyte,actin,superresolution,lithography,T cell receptor
Titre de thèse
Surface patterning strategies to dissect T-Cell adhesion and actin organisation
Stratégies de formation de motifs de surface pour disséquer l'adhésion des cellules T et l'organisation de l'actine
Date
Lundi 16 Décembre 2019 à 10:00
Adresse
163 Avenue de Luminy, Campus de luminy 13009 marseille
Hexagone
Jury
Directeur de these Mme Kheya SENGUPTA centre interdisciplinaire de nanosciences de marseille
Rapporteur M. Pablo PIEROBON Institute Curie
Rapporteur M. Laurent VONNA Université de Haute-Alsace - UHA
CoDirecteur de these M. laurent LIMOZIN laboratoire d'adhésion et inflammation
Examinateur Mme Nadine CANDONI centre interdisciplinaire de nanosciences de marseille
Examinateur M. Gerhardt SCHUETZ Institute of Applied Physics at the Vienna University of Technology

Résumé de la thèse

Pour une réponse immunitaire efficace, une interaction optimale entre les cellules T et les cellules présentatrices d'antigène (APC) est nécessaire. Elle se présente sous la forme d'un contact cellulaire à différentes échelles allant du moléculaire (1-10 nm) au cellulaire (1-10 micromètres). La liaison entre les récepteurs spéciaux des cellules T (TCR) et leurs ligands sur une APC entraîne une réorganisation moléculaire à plus grande échelle menant d'abord à la formation de micro-clusters de TCR, puis à une restructuration à l'échelle cellulaire de la membrane et du cytosquelette. La création d'un substrat artificiel avec des amas de ligands qui induisent à leur tour l'accumulation de TCR est un outil important pour comprendre le lien entre l'organisation du TCR et de son ligand, l'organisation du cytosquelette d'actine et l'impact de ces deux facteurs sur le comportement cellulaire global, notamment l'adhérence et la signalisation. Nous avons développé un nouveau substrat basé sur la nanotechnologie (taille de point de ligand jusqu'à 250 nm) et utilisé une stratégie alternative basée sur l'auto-assemblage colloïdal (700 ou 400 nm) pour montrer que le TCR est clairement groupé sur des points de 700 nm et non pas sur des points de 400 nm. L'actine est distribuée de manière homogène sous forme de réseau dans la plupart des cellules, mais dans quelques-unes d'entre elles, elle apparaît sous la forme de points co-localisés avec les amas de ligands. Cependant, même pour les cellules où le réseau d'actine apparaît homogène, une nouvelle analyse d'image basée sur une stratégie d'apprentissage, développée spécifiquement pour les cellules sur des substrats basés sur la nanotechnologie, montre que l'organisation de l'actine sur les points et à l'extérieur des points peut être différente au moins pour certaines des cellules. Bien que la nature de la différence ne ressorte pas clairement de cette analyse, une observation plus fine à l'aide de la microscopie de reconstruction optique aléatoire indique que les points peuvent en fait être des sites où des faisceaux d'actine se croisent pour former des nœuds non visibles à moindre résolution. Ce travail confirme un lien étroit entre l'organisation des récepteurs des lymphocytes T et la structure de l'actine.

Thesis resume

For an efficient immune response, an optimal interaction between T-cells and antigen presenting cells (APC) is required; it takes the form of a cell-cell contact involving different scales ranging from the molecular (1-10 nm) to the cellular (1-10 micrometer). The ligation of the special T cell receptors (TCR) to its ligands on an APC, leads to larger scale molecular reorganisation leading first to formation of TCR micro-clusters, and later to cell-scale restructuring of both the membrane and the cytoskeleton. Patterning an artificial substrate with ligand-clusters that in turn induce TCR-clustering is an important tool to understand the link between the organisation of TCR and its ligand, the organisation of the actin cytoskeleton and the impact of both on overall cell behavior including adhesion and signaling. We developed a new nanotechnology based substrate (ligand-dot size down to 250 nm) and also used an alternative strategy based on colloidal self-assembly (700 or 400 nm) to show that TCR is clearly clustered on 700 nm dots but not on smaller 400 nm dots. Actin is homogeneously distributed in the form of a network in most cells but in a few of them, it appears as dots that co-localize with the ligand clusters. However, even for cells where the actin network appears homogeneous, a novel image analysis based on deep learning strategy, developed specifically for cells on the nanotech based substrates, show that the actin organisation on the dots and outside the dots may be different at least for some of the cells. While the nature of the difference is not clear from this analysis, finer observation using stochastic optical reconstruction microscopy indicates that the dots may in fact be sites where actin bundles cross each other forming nodes that are not visible at lower resolution. This work confirms a close link between T cell receptor organisation and actin structure.