The actin-based motor protein myosin II regulates MHC class II trafficking and BCR-driven antigen presentation

Antigen (Ag) capture and presentation onto major histocompatibility complex (MHC) class II molecules by B lymphocytes is mediated by their surface Ag receptor (B cell receptor [BCR]). Therefore, the transport of vesicles that carry MHC class II and BCR–Ag complexes must be coordinated for them to converge for processing. In this study, we identify the actin-associated motor protein myosin II as being essential for this process. Myosin II is activated upon BCR engagement and associates with MHC class II–invariant chain complexes. Myosin II inhibition or depletion compromises the convergence and concentration of MHC class II and BCR–Ag complexes into lysosomes devoted to Ag processing. Accordingly, the formation of MHC class II–peptides and subsequent CD4 T cell activation are impaired in cells lacking myosin II activity. Therefore, myosin II emerges as a key motor protein in BCR-driven Ag processing and presentation

Detection of influenza viruses by Toll-like receptors: major interactions in the control of responses to flu shots

National audienc

The role of proteases and chaperones in signaling endocytic Toll-like receptors and cross-presentation in dendritic cells.

Pas de résumé en françaisPas de résumé en anglaisPARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

Caractérisation des fonctions des cellules dentritiques murines déficientes pour l'Asparaginyl Endopeptidase

Mon étude porte sur les cellules dendritiques (DCs), qui patrouillent dans l'organisme à la recherche d'agents pathogènes. Elles disposent pour cela d'une batterie de senseurs , récepteurs membranaires ou cytoplasmiques capables de reconnaître des signatures spécifiques de pathogènes (PAMPs), dont les récepteurs Toll-like (TLRs) font partie. En cas de contact, elles prennent en charge l'élément reconnu et sont alors en mesure de déclencher une réponse immunitaire adaptée. Pour arriver à ce résultat, les DCs ont la capacité d'ingérer l'élément étranger dans des ve sicules intracellulaires, les endosomes ou les phagosomes, de l'y fragmenter et d'en présenter certains résidus sur les molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité de classe II (CMH II). De par leur localisation et leur activité, les protéases de la voie endocytique sont aptes à jouer un rôle dans la fragmentation des protéines ingérées. Afin d'étudier spécifiquement la contribution de l'une de ces protéases, l'Asparaginyl Endopeptidase (AEP), nous avons utilisé l'approche de la délétion constitutive chez la souris et caractérisé la capacité des DCs déficientes pour l'AEP à dégrader et à présenter l'antigène. Nous avons observé que non seulement l'AEP joue un rôle direct dans la dégradation du fragment C de la toxine tétanique (TTcf), favorisant sa présentation, mais qu'elle est aussi essentielle à la maturation d'autres protéases de la même voie, notamment la Cathepsine L (CatL). La CatL immature montre une augmentation d'activité, résultant en la destruction d'un autre antigène, la Myelin Oligodendrocyte Protein (MOG), entraînant un défaut de présentation de cet antigène chez les souris déficientes pour l'AEP. D'une manière surprenante, nous avons aussi montré que ces DCs ne répondent que faiblement à l'adjonction de CpG, ligand du TLR endosomal TLR9, mais qu'elles maintiennent une réponse normale au LPS, ligand du TLR de surface TLR4. Nous expliquons ce phénomène en montrant que l'activation des TLRs endosomaux nécessite, en plus de la présence de son ligand, un clivage de leur domaine luminal, que peut effectuer l'AEP. Ce travail montre le double rôle de l'AEP dans la fragmentation de l'antigène, directement par son activité protéolytique et indirectement par la régulation de l'activité d'autres protéases. Par cette étude, nous mettons aussi en évidence le rôle jusqu'alors insoupçonné des protéases endosomales, en particulier de l'AEP, dans la régulation de la réponse aux TLRs endosomaux.This is a study on dendritic cells. They are looking all over the body for pathogens that they can recognize thanks to a large number of receptors, on their membrane on cytoplasm. Those receptors, among which are the Toll-like receptors, are able to bind pathogens markers (PAMPs). In case of encounter, DCs can take up the pathogen and to initiate a specific immune response. In this purpose, DCs will internalize the pathogens in intracellular vesicles, called endosomes or phagosomes, to cut it into fragments and to present some of those fragments bound to MHC II on the cell surface. In this mechanism, proteases are localized in the same compartments where the degradation of the pathogens occurs. In order to study the role of one of those proteases, Asparaginyl Endopeptidase, we generate a mouse deleted for the AEP gene. Studying this mouse gave us the opportunity to observe that AEP has a role in the degradation of different antigens : it can degrade TTcf and favors its presentation by DCs; AEP control also the maturation of other proteases, as Cathepsin L, leading to an increase of the activity. Increased CatL leads to the destruction of MOG, and the lack of presentation of this antigen. In an other hand, AEP KO DCs are not able to secrete cytokines when stimulated by CpG, a TLR9 ligand but they respond normally to a TLR4 ligand, a membrane TLR. We show that endosomal TLRs need an intracellular processing to be fully activated by their ligands. This study shows clearly that endosomal proteases are crucial for establishing a normal specific immune response, by controlling the antigen presentation on MHC II by two different ways : controlling their degradation and subsequent presentation and by regulating the activity of TLRs, whose adjuvant role is known for years.PARIS5-BU Méd.Cochin (751142101) / SudocSudocFranceF

Role of the chaperone molecules, UNC93B1 and invariant chain, in TLR7 and 9 signaling in B cells

La connaissance du système immunitaire est une étape clé dans la compréhension et la prévention des infections bactériennes, virales, des maladies auto-immunes et du cancer. Les lymphocytes B (LB) sont spécialisés dans la fonction de présentation de l'antigène et sont responsables de la production d'anticorps de haute affinité qui permettent l'élimination des agents infectieux. Après l'engagement du récepteur des cellules B (BCR), les LB polarisent rapidement leur centre organisateur des microtubules (MTOC) et les molécules du CMH de classe II vers l'interface BCR-Antigen (Ag), ce qui déclenche la libération de protéases lysosomales permettant l'extraction de l Ag immobilisé à la surface des macrophages ou cellules dendritiques, un processus essentiel pour les LB à acquérir leur fonction de présentation antigénique. Toutefois, la signalisation par le BCR n'est pas le seul facteur déterminant dans l'activation des cellules B périphériques. La reconnaissance des motifs moléculaires de virus et bactéries par les Toll Like Receptors (TLRs) est importante dans la perte de tolérance des cellules B. Les TLR sont divisés en deux familles: les TLR1, 2, 4, 5, 6 et 11, qui détectent la présence de protéines et lipides bactériens et sont exprimés à la membrane plasmique, et les TLR3, 7-8 et 9, localisés dans les endosomes et qui détectent la présence d ARN simple brin, ou double brin et ADN non méthylé respectivement. Compte tenu de leur localisation endosomale, les TLR3, 7, 8 et 9 sont des acteurs clés dans la discrimination entre le soi non-infectieux et le non-soi infectieux. Dans les cellules dendritiques, les TLR7 et 9 sont retenus dans le réticulum endoplasmique avec une molécule chaperonne, UNC93B1. Suite à leur stimulation, ils migrent vers les compartiments lysosomaux où ils subissent un clivage protéolytique par l'AEP, une asparagine endopeptidase, pour être fonctionnels. D'autre part, il a été récemment montré que les molécules MHC de classe II intracellulaires sont capables de promouvoir l activation complète des TLR3, 4 et 9 via une interaction directe avec la tyrosine kinase Btk dans les macrophages et les cellules dendritiques. Notre travail a porté sur l identification de nouvelles molécules régulant la signalisation des TLR7 et 9 dans les cellules B. Nos résultats, jusqu'à présent, montrent que la signalisation du TLR7 mais pas celle du TLR9 semble être régulée par la molécule chaperone associée au CMHII, la chaîne invariante ou Ii. En effet, dans les cellules B, au repos et après stimulation, le TLR7 réside dans les lysosomes avec la chaîne invariante. Après stimulation, la chaîne invariante interagit spécifiquement avec TLR7 et sa molécule adaptatrice MyD88 favorisant la sécrétion des cytokines pro-inflammatoires telles que L IL-6 et le TNF-a. Étonnamment, en absence de Ii ou lorsque l'expression de Ii est diminuée suite à une infection virale, TLR7, mais pas TLR9, relocalise dans le réticulum endoplasmique (RE) conduisant ainsi à une exacerbation des fonctions innées du TLR7 telles que la production des cytokines, mais pas les fonctions adaptatives du TLR7 telles que la présentation croisée associée aux molécules de classe I. Ces résultats suggèrent un nouveau rôle pour la chaîne invariante en agissant comme un régulateur négatif de la signalisation du TLR7.Knowledge of the immune system is a key step in the understanding and prevention of bacterial, viral infections, autoimmune diseases and cancer. B Lymphocytes (BL) are specialized in the function of antigen presentation and are responsible for the production of high affinity antibodies that allow the elimination of infectious agents. After the engagement of the B Cell Receptor (BCR) , BL rapidly polarize their microtubule organizing center (MTOC) and MHC class II molecules towards the BCR- Antigen (Ag) interface, which triggers the release of lysosomal proteases allowing the extraction of immobilized Ag present on the surface of macrophages or dendritic cells. This process is essential for LB to acquire their antigen presenting function. However, the BCR signaling is not the only determining factor in the activation of peripheral B cells. Recognition of molecular patterns from viruses and bacteria by Toll Like Receptors (TLRs) is important in the loss of B cell tolerance. TLRs are divided into two families: TLR 1 , 2, 4 , 5, 6 and 11, which detect the presence of bacterial proteins and lipids and are expressed at the plasma membrane, and TLR3 , 7-8 and 9 , located in the endosomes and detect the presence of single-stranded RNA, double-stranded RNA and unmethylated DNA respectively. Given their endosomal localization, TLR3, 7, 8 and 9 are key players in the discrimination between the non-infectious self and the infectious non- self. In dendritic cells, TLR7 and 9 are retained in the endoplasmic reticulum with a chaperone molecule, UNC93B1. Following their stimulation, they migrate to the lysosomal compartments where they undergo a proteolytic cleavage by AEP, an asparagine endopeptidase, to be functional. On the other hand, it has recently been shown that MHC class II molecules are able to promote intracellular full activation of TLR3, 4 and 9 through a direct interaction with the Bruton s tyrosine kinase Btk in macrophages and dendritic cells. Our work has focused on the identification of new signaling molecules that regulate TLR7 and 9 function in B cells. Our results, so far, show that TLR7 and not TLR9 signaling is regulated by the chaperone molecule associated with MHC class II, the invariant chain Ii. Indeed, in resting and stimulated B cells, TLR7 resides in lysosomes with the invariant chain. Upon stimulation, the invariant chain interacts specifically with TLR7 and its adaptor molecule MyD88 promoting the secretion of proinflammatory cytokines such as IL-6 and TNF-a. Surprisingly, in the absence of Ii or when the expression of Ii is reduced due to a viral infection, TLR7, but not TLR9, relocates in the endoplasmic reticulum (ER) leading to an exacerbation of the innate functions of TLR7 such as the production of cytokines, but not TLR7 adaptive responses such as cross-presentation associated with MHC class I molecules. These results suggest a new role for the invariant chain by acting as a negative regulator of TLR7 signaling in B cells.PARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

TAX1BP1 a novel player in antigen presentation

International audienceCD4$^+$ T lymphocytes play a major role in establishing and maintaining antiviral immunity. They are activated by anti- genic peptides derived from extracellular or newly synthesized (endogenous) proteins presented by the MHC-II molecules. Little is known about the mechanisms leading to endogenous MHC-II-restricted antigen presentation. We recently revealed a novel function of the macroautophagy/autophagy receptor (AR), TAX1BP1, in the presentation of endogenous viral antigens to CD4$^+$ T cells. In this punctum, we will focus on MHC-II-restricted endogenous antigen presentation and the involvement of TAX1BP1 in the biology of MHC-II molecules

Serine and cysteine proteases and their inhibitors as antimicrobial agents and immune modulators

Proteases are not merely restricted to digestive purposes and remodeling of extracellular matrix and tissues, but are also key factors for the induction of physiological immune responses. This induction can be direct, through the degradation of pathogens within phagolysosomes, or indirect, through the activation of key pattern recognition receptors (PRRs), such as toll-like receptors (TLRs). Unfortunately, excess production of proteases leads to maladaptive host responses and excess tissue inflammation and damage. Although the mechanisms described here will apply to a variety of different organs, we will deal chiefly with processes occurring in the lung, in pathological conditions such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and cystic fibrosis (CF). To combat these deleterious effects of proteases, the host fortunately produces antiproteases, which directly counteract the proteolytic activities of proteases. In addition to this “straightforward” effect, novel “defensin-like” activities for these molecules are clearly now emerging, as it has recently been demonstrated that protease inhibitors can themselves help in restoring tissue homeostasis by inducing innate and adaptive responses, such as through their interaction with dendritic cells (DCs)