Metabolic Profiling of Human Germinal Center: Unraveling Distinct Carbohydrate Dependencies in Germinal Center B cells

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State: Public
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Serval ID
serval:BIB_2A955AECFFFD
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Institution
Title
Metabolic Profiling of Human Germinal Center: Unraveling Distinct Carbohydrate Dependencies in Germinal Center B cells
Author(s)
Perra Maria Maddalena
Director(s)
Pantaleo Giuseppe
Institution details
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Publication state
Accepted
Issued date
2024
Language
english
Abstract
Background and Objective
Despite the well-established role of germinal centers (GCs) ln long-lived protective immunity, insight into the metabolic and energetic compartmentalization of GC B cells (GCBCs) within the distinct functional districts of GCs remains unclear. This PhD project alms to evaluate the spatial organization of metabolic and energetic dynamics within human GCs.
Hypothesis
Three main immune reactions occur ln GCs: l) clonal expansion, ll) BCR diversification and lll) BCR-affinity-based selection. These immune reactions spatially segregate, with proliferation and BCR diversification ln the dark zone (DZ) and BCR-affinity-based selection ln the light zone (LZ). Given the differences ln immune reactions and cell-cycle progression status across these functional microenvironments, we hypothesized that distinct metabolic programs operate ln association with these zones to optimize the outcomes of these immune events.
Results
Increased Glucose Transporter l (GLUTl) expression and enhanced 2NBDG uptake were observed ln GCBCs. Multiplex imaging analysis on human tonsillar sections revealed a polarized distribution of GLUTl towards the LZ. Consistently, glycolysis and glycolysios-anabolism predominantly operated ln the LZ ln non-dividing B cells. Heightened LDHA and MCTl expression was observed ln mitotically active DZ B cells. Furthermore, by combining imaging analysis with mass-spectrometry, we found that LDHA-lactate production ln GCs not only sustained glycolysis but was also enhanced among dividing B cells ln the DZ. Despite increased LDHA-lactate production and significant differential expression of MDH and PCK ln GCBCs, perturbations of upstream gluconeogenic reactions ln GLUTldim/low GCBCs did not impact the TCA cycle intermediates profile. Quantitative imaging analysis revealed that LDHB polarized ln the DZ and was found highly coexpressed with MCTl ln dividing DZ B cells. Blockade of mitochondrial pyruvate uptake resulted ln a pronounced reduction ln oxygen consumption ln GCBCs.
Conclusions
Our analysis showed that ln GCs, a heterogeneous carbohydrate dependence drives distinct metabolic programs associated with the different immune events occurring ln the GC functional compartments.
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Contexte et Objectif
Malgré le fait que la connaissance du rôle des centres germinatifs (CG) dans l'immunité protectrice à long terme soit bien établie la compréhension de la compartimentalisation métabolique et énergétique des lymphocytes B des centres germinatifs (LCBCG) au sel des différentes zones fonctionnelles des CG demeure floue Ce projet de doctorat a pour objectif d'évaluer l'organisation spatiale des dynamiques métaboliques et énergétiques au sein des CG humains.
Hypothèse
Trois principales réactions immunitaires se propulsent dans les GC: l) expansion clonale, ll) diversification des récepteurs B (BCR) et lll) sélection basée sur l'affinité des BCR. Ces réactions immunitaires se séparent spatialement, avec la prolifération et la diversification des BCR dans la zone sombre (dark zone DZ) et la sélection basée sur l'affinité des BCR dans la zone claire (light zone LZ). Etant données les différences dans les réactions immunitaires et le statut de progression du cycle cellulaire à travers ces microenvironnements fonctionnels, nous avons émis l'hypothèse que des programmes métaboliques distincts fonctionnent en association avec ces zones pour optimiser les résultats de ces événements immunitaires.
Résultats
L'expression accrue de GLUTI et l'augmentation de la capture de 2NBDG ont été observées dans les LCBCG. L'analyse d'imagerie multiplexe sur des sections de tonsilles humanes a révélé une distribution polarisée de GLUTl vers la LZ. De plus, la glycolyse et la glycolyse-anabolisme fonctionnaient principalement dans la LZ chez les cellules B non divisantes. Une expression accrue de LDHA et de MCTl a été observée chez les cellules B de la DZ actives mitotiquement. De plus, en combinant l'analyse d'imagerie avec le spectromètre de masse, nous avons constaté que la production de lactate par LDHA dans les CG soutenait non seulement la glycolyse mais était également démultipliée parmi les cellules B en division dans la DZ. Malgré une production accrue de LDHA- lactate et une expression différentielle significative de MDH et de PCK dans les LCBCG, les perturbations des réactions gluconéogéniques en amont dans les LCBCG GLUT1dim/low n’avaient pas d'impact sur le profil des intermédiaires du cycle de l'acide citrique (TCA). L'analyse d'imagerie quantitative a révélé que LDHB était polarisé dans la DZ et était fortement coexprimé avec MCTl chez les cellules B en division de la DZ. Le blocage de la capture mitochondriale du pyruvate entraînait une forte réduction de la consommation d'oxygène chez les LCBCG.
Conclusions
Notre analyse a montré qu'au sein des CG, une dépendance hétérogène aux glucides conduit à des programmes métaboliques distincts associés aux différents événements immunitaires survenant dans les compartiments fonctionnels des CG.
Create date
10/06/2024 12:13
Last modification date
03/07/2024 10:49
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