Untangling the Dynamics of B Cell-Parasite Interaction in Leishmania Donovani Infection: Implications for Polyclonal B Cell Activation

Stögerer, Tanja (2024). Untangling the Dynamics of B Cell-Parasite Interaction in Leishmania Donovani Infection: Implications for Polyclonal B Cell Activation Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en immunologie et virologie, 172 p.

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Résumé

Bien que les cellules B et leur rôle dans l'immunité humorale soient essentiels à la défense immunitaire contre de nombreuses infections, au cours de certaines maladies, les cellules B sont activées pour produire de grandes quantités d'anticorps non protecteurs dans un état appelé hypergammaglobulinémie. L'activation des cellules B polyclonales et l'hypergammaglobulinémie qui en résulte sont une caractéristique de plusieurs infections chroniques, dont la leishmaniose viscérale (LV). Forme la plus grave de la leishmaniose, la LV est causée par les parasites L. donovani ou L. infantum et peut être fatale si elle n'est pas traitée. Au cours de la LV, il a été démontré que les cellules B jouent un rôle néfaste, car les souris déficientes en cellules B sont capables de résoudre l'infection (Smelt et al., 2000). Des études ultérieures ont identifié l'hypergammaglobulinémie comme le principal mécanisme responsable de ce rôle négatif (Silva- Barrios and Stäger, 2019). Cependant, les mécanismes d'interaction entre les cellules B et le parasite qui sous-tendent l'activation des cellules B polyclonales ne sont toujours pas clairs.

En étudiant les interactions précoces entre les cellules B spléniques primaires et les amastigotes de L. donovani in vitro, nous avons observé la formation de longues connexions tubulaires entre les cellules B correspondant au profil des tunnelling nanotubes (TNT). Ces structures basées sur la F-actine sont une voie de communication intercellulaire récemment découverte, connue pour faciliter les échanges d'une variété de cargaisons, allant des protéines et des ions à des organites entiers. Cependant, un nombre croissant de preuves démontrent maintenant que ces connexions peuvent être exploitées par certains pathogènes, à savoir les virus, les bactéries et les prions, pour se propager dans des cellules non infectées. Dans ce travail, nous montrons que les amastigotes de L. donovani non seulement induisent la formation de TNT de cellules B de manière dépendante du récepteur 2 du complément (CR2), mais qu'ils peuvent également exploiter ces connexions pour se disséminer entre les cellules B, ce qui constitue le premier rapport de cette subversion des TNT par un parasite. Nous démontrons en outre que le contact direct entre les cellules B et le parasite est nécessaire à l'activation des cellules B, comme le montre l'augmentation de l'expression de surface du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMH-II) et du marqueur d'activation CD86. En effet, nous avons détecté L. donovani dans la zone des cellules B spléniques des souris infectées au 14e jour après l'infection, ce qui suggère un contact direct entre les cellules et le parasite in vivo. Parmi les deux principaux sous-ensembles de cellules B spléniques, les cellules B de la zone marginale (MZB) ont une plus grande capacité à capturer les parasites in vitro, ce qui est reflété par une découverte précédente sur des cellules B isolées de souris infectées montrant que les cellules MZB étaient les principales cellules B à capturer le parasite 20 h après l'infection (Bankoti et al., 2012). Ces cellules MZB sont à proximité des macrophages, la principale cible cellulaire de l'infection par Leishmania, dans la zone marginale de la rate et sont donc susceptibles de recevoir des parasites des macrophages. En effet, nous montrons que les parasites sont capables de se propager des macrophages dérivés de la moelle osseuse infectés par L. donovani vers les cellules B. Nous observons en outre la formation de connexions de type TNT entre les macrophages et les cellules B qui se colocalisent avec le parasite, ce qui indique que cette voie de communication intercellulaire participe également à cette dissémination intercellulaire.

Dans l'ensemble, nos résultats soutiennent un modèle dans lequel les amastigotes de L. donovani peuvent se propager des macrophages aux cellules B, ce qui peut être facilité par les TNT, et ces connexions sont ensuite exploitées par le parasite pour se disséminer parmi les cellules B, propageant ainsi l'activation des cellules B et conduisant finalement à l'activation des cellules B polyclonales.

While B cells and their role in humoral immunity are critical for immune defense against many infections, in the course of some diseases B cells are activated to produce large amounts of nonprotective antibodies in a condition called hypergammaglobulinemia. Polyclonal B cell activation and resulting hypergammaglobulinemia is a hallmark of several chronic infections, including visceral leishmaniasis (VL). The most severe form of leishmaniasis, VL is caused by L. donovani or L. infantum parasites and can be fatal if left untreated. During VL, B cells have been shown to play a noxious role as B cell-deficient mice are able to resolve the infection (Smelt et al., 2000). Later studies identified hypergammaglobulinemia as the main mechanism responsible for this negative role (Silva-Barrios and Stäger, 2019). However, the mechanisms of interaction between B cells and the parasite underlying polyclonal B cell activation are still unclear.

When studying the early interactions between primary splenic B cells and L. donovani amastigotes in vitro, we observed the formation of long tubular connections between B cells fitting the profile of tunneling nanotubes (TNTs). These F-actin based structures are a recently discovered route of intercellular communication known to facilitate exchanges of a variety of cargoes, ranging from proteins and ions to whole organelles; however, a growing body of evidence now also demonstrates that these connections may be exploited by some pathogens, namely viruses, bacteria, and prions, to spread to uninfected cells. In this work, we show that L. donovani amastigotes do not only induce the formation of B cell TNTs in a complement receptor 2 (CR2)-dependent manner, but they can also exploit these connections to disseminate between B cells, marking the first report of this subversion of TNTs by a parasite. We further demonstrate that direct contact between B cells and the parasite is required for B cell activation as evidenced by the upregulation of surface expression of the major histocompatibility complex class II (MHCII) and activation marker CD86. Indeed, we detected L. donovani in the splenic B cell area of infected mice by day 14 post-infection indicating direct contact between cells and parasite in vivo. Of the two major splenic B cell subsets, marginal zone B (MZB) cells have a higher capacity to capture parasites in vitro, which is mirrored by a previous finding on B cells isolated from infected mice showing that MZB cells were the primary B cells to capture parasite 20 h post-infection (Bankoti et al., 2012). These MZB cells are in close proximity to macrophages, the main cellular target of Leishmania infection, in the marginal zone of the spleen and are thus likely receive parasites from macrophages. Indeed, we show that parasites are able to spread from bone marrow-derived macrophages infected with L. donovani to B cells. We further observe the formation of TNT-like connections between macrophages and B cells which colocalize with the parasite, indicating that this route of intercellular communication also participates in this intercellular spread.

Taken together, our results support a model in which L. donovani amastigotes may spread from macrophages to B cells which can be facilitated by TNTs, and these connections are then further exploited by the parasite to disseminate among B cells, thus propagating B cell activation and ultimately leading to polyclonal B cell activation.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Stager, Simona
Mots-clés libres:	Cellules B ; tunneling nanotubes; Leishmania donovani ; leishmaniose viscérale ; communication intercellulaire ; activation polyclonale des cellules B; B cells; visceral leishmaniasis; intercellular communication; polyclonal B cell activation
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	06 nov. 2024 21:36
Dernière modification:	06 nov. 2024 21:36
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/16152

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