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Murine immunoglobulin G (IgG) plays an important role in mediating protective immune responses to malaria. We still know relatively little about which IgG subclasses protect against this disease in mouse models, although IgG2a and IgG2b are considered to be the most potent and dominate in successful passive transfer experiments in rodent malarias. To explore the mechanism(s) by which the different mouse IgG subclasses may mediate a protective effect, we generated mouse IgG1, IgG2a, IgG2b and IgG3 specific for the C-terminal 19-kDa region of Plasmodium falciparum merozoite surface protein 1 (PfMSPh9), and to the homologous antigen from Plasmodium yoeJii (P. yoeliI), both major targets of protective immune responses. This panel of eight IgGs bound antigen with an affinity comparable to that seen for their parental monoclonal antibodies (mAbs) from which they were derived. However, during the course of this project for reasons of poor yield, we were only able to explore the function of mouse IgG1 recognizing PfMSP119 in detail, both in vitro and in vivo. Murine IgG1 was as effective as the parental human IgG1 OS1) from which it was derived at inducing NADPH-mediated oxidative bursts and degranulation from neutrophils. Despite showing efficacy in in vitro functional assays with neutrophils, the mouse IgG1 failed to protect against parasite challenge in vivo. The lack of protection afforded by MSPh9-specific IgG1 against parasite challenge in wild type mice suggests that this Ab class does not play a major role in control of infection with the P. berghei transgenic for PfMSPh9. However, we cannot rule out the possibility that the findings reflect certain shortcomings of the transgenic rodent model of malaria used. Future work aiming to investigate the role of the remaining IgG subclasses targeting PfMSP119, and the complete panel of anti- PyMSP119 Abs, needs to be addressed.

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Les lymphocytes B sont un des éléments essentiels de l’immunité adaptative de par leur fonction de production d’anticorps. In vivo, leur activation est principalement déclenchée par l’engagement de leur récepteur BCR (B cell receptor) associé à des antigènes présents à la surface des cellules voisines. Cette interaction conduit à la formation d'une synapse immunitaire qui coordonne les événements de réorganisation de la signalisation et du cytosquelette qui sont essentiels pour l’extraction et le traitement des antigènes par les lymphocytes B. Deux modèles ont été proposés pour l'extraction d’antigènes : (1) L'étalement des membranes suivie d'une contraction cellulaire et (2) l'extraction mécanique directe des complexes moléculaires BCR-antigène. Selon le premier modèle, la reconnaissance spécifique par le BCR des antigènes liés à la bicouche lipidique, conduit à la contraction du cytosquelette d'actine transportant les antigènes associés au BCR vers le centre de la synapse. Le deuxième modèle résulte d'observations effectuées à l'aide d'un microscope à force atomique, d'antigènes associés à la membrane plasmatique suggérant que la protéine motrice myosine II tire activement sur des complexes BCR-antigène dans des puits enduits de clathrine. Il a également été montré que les antigènes peuvent être internalisés via la sécrétion de protéase à la synapse, mais cette voie ne s'active que si la voie mécanique échoue, typiquement sur des substrats non déformables enduits d'antigènes. Dans cette étude, nous avons développé une méthode pour extraire des modèles de force en utilisant des substrats déformables enduits d'antigènes pour la visualisation directe de la force (microscopie de force de traction, TFM). Nous démontrons l'existence de forces contractiles globales à la périphérie de la synapse et des forces d'attraction locales au centre. Les forces contractiles périphériques dépendent de l'organisation centripète de la myosine II, alors que les forces de traction centrales sont générées par des protubérances de F-actine formées de manière dépendante à la myosine II. Nous avons observé des contractions pulsatives et collectives, qui mettent potentiellement en évidence l'organisation de structures d'actine au centre de la synapse par l'intermédiaire de l'activité de la myosine II par intermittence. Nos résultats proposent donc un modèle unifié pour l'extraction de l'antigène par les lymphocytes B, où la myosine II est nécessaire pour la contraction cellulaire globale ainsi que pour l'internalisation de l'antigène par la régulation locale de la dynamique de l'actine. Il est important de noter que les méthodes et le modèle proposés ici peuvent être généralisés à d'autres systèmes impliquant l’association de molécules associé à une surface pouvant concerner de nombreux processus d’endocytose in vivo. / B cells produce antibodies and are therefore essential effectors of adaptive immunity. In vivo, their activation is mostly triggered by the engagement of their B cell receptor (BCR) with antigens exposed at the surface of neighboring antigen presenting cells. This leads to formation of an immune synapse that coordinates the signaling and cytoskeleton rearrangement events that are essential for B cells to extract and process antigens. Two models have been proposed for extraction of surface-tethered antigens by B cells: (1) Membrane spreading followed by cell contraction and (2) direct mechanical pulling on BCR-antigen molecular complexes. According to the first model, specific recognition by the BCR of antigens bound to supported lipid bilayer leads to contraction of the actin cytoskeleton, transporting BCR-bound antigens towards the centre of the synapse. The second model arose from observations made using atomic force microscopy of antigens tethered to plasma membrane sheets, which suggest the actin based motor protein myosin II actively pulls on BCR-antigen complexes in clathrin coated pits. It has also been shown that antigens can be internalized via protease secretion at the synapse, but this pathway only activate if the mechanical pathway fails, typically on non-deformable antigen coated substrates. In this study, we developed a method for extracting force patterns using antigen-coated substrate deformations for direct force visualization (traction force microscopy, TFM). We demonstrate the existence of global contractile forces at the periphery of the synapse and local pulling forces at its center. Peripheral contractile forces were dependent on the centripetal organization of myosin II, whereas central pulling forces were generated by F-actin protrusions formed in a myosin II-dependent manner. We observed collective pulsatile contractions, potentially underlying the organization of actin structures in the center of the synapse through intermittent myosin II activity. Our results thus propose a unified model for antigen extraction by B cells where myosin II is needed for global cell contractility as well as for antigen internalization through local regulation of actin dynamics. Importantly, the methods and model proposed here may be generalizable to other systems involving surface-tethered molecules, as this model might concern many endocytic processes in vivo.

L’énorme diversité des immunoglobulines (IG) permet la reconnaissance spécifique d’un nombre presqu’infini d’antigènes, et assure à l’organisme une protection à long-terme envers les pathogènes déjà rencontrés. La région déterminant de la complémentarité 3 (CDR3) de la chaine lourde des IG est le principal déterminant de la spécificité de l’IG. A l’aide des technologies de séquençage à haut débit, nous avons évalué si une vaccination peut conduire à la production d’IG antigène-spécifiques et partagées entre individus (réponse humorale publique), en nous intéressant particulièrement à la région CDR3. Ces «signatures» antigène-spécifiques peuvent potentiellement être utilisées pour reconstruire a posteriori l’histoire immunitaire d’un individu. Pour tester cette hypothèse, des rats transgéniques produisant des anticorps humains (OmniRatTM) ont été vaccinés avec divers antigènes, en particulier du virus de la rougeole (souche vaccinale et sauvage). Une forte réponse immunitaire publique a été observée au sein de différents groupes de rats, caractérisée par des séquences CDR3 partagées entre les animaux ayant reçu le même vaccin. Ces groupes de CDR3s constituent des signatures complexes antigène-spécifiques. De futures études de suivi vaccinal et d’infection devraient nous permettre de déterminer si les signatures identifiées se retrouvent également chez l’humain. Ces outils pourront se révéler précieux dans le cadre de la campagne de l'Organisation mondiale de la Santé en vue de l’éradication de la rougeole, en permettant de distinguer entre les individus vaccinés et infectés / The enormous diversity of immunoglobulins (IG) allows the specific recognition of an almost infinite number of antigens, and ensure a long-term protection against pathogens previously encountered by the organism. The complementarity-determining region 3 (CDR3) of the immunoglobulin heavy chain (IGH) is the major antigen binding domain and determinant of antigen-specificity of the antibody molecule. Using next-generation sequencing, we tested whether immunization resulted in the generation and accumulation of similar IGH CDR3 sequences that are antigen-specific and shared across individuals, i.e. public IGH CDR3s. Such public "antigen-specific signatures" can potentially be used to retrospectively reconstruct past antigenic challenges. To test this hypothesis, transgenic rats with fully functional human Ig heavy and light chain loci (OmniRatTM) have been immunized with diverse antigens, and particularly measles virus (MV)-derived antigen. We demonstrated a strong public immune response within the different groups of rats characterized by convergent IGH CDR3 amino acid sequences in the animals that received the same vaccine. These clusters of CDR3s represent complex antigen-specific IGH CDR3 signatures. We are now transposing this concept to human studies by performing infection and vaccination follow ups to test whether similar CDR3 signatures can also be found in peripheral blood B cells. In the context of the MV eradication campaign of the World Health Organization, new epidemiological tools that enable to distinguish between immunized and infected individuals would be valuable assets