2.1 Migration et interactions des cellules B en développement
Pendant la lymphopoïèse, les cellules B de la moelle osseuse passent par une séquence bien caractérisée de divers stades de développement. Les cellules B en développement dépendent de manière critique des signaux spécifiques à chaque stade pour leur survie et leur différenciation, qui leur sont délivrés dans diverses niches micro-environnementales définies par les cellules stromales. On pense que les cellules B migrent entre ces zones tissulaires au cours de leur développement. Le concept de niches microenvironnementales fixes nécessaires pour accueillir les cellules et contrôler leur destin a été proposé pour la première fois dans les années 1970 par Schofield et al. dans le contexte des cellules souches. Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) sont censées être entourées d’un microenvironnement unique qui contrôle leur destin en matière de division, de survie et de différenciation. Depuis, il a été prouvé que des concepts similaires s’appliquent à plusieurs types de cellules hématopoïétiques et à plusieurs stades de différenciation, y compris les cellules B en développement et même les plasmocytes mémoire dans la moelle osseuse.
Les précurseurs des cellules B dans la moelle osseuse sont générés à partir de CSH multipotentes, qui persistent tout au long de la vie d’un individu et sont caractérisées par leur potentiel d’auto-renouvellement, une caractéristique qui dépend de facteurs intrinsèques et extrinsèques. Jusqu’à récemment, il n’était pas clair si les CSH et les progéniteurs hématopoïétiques restreints (HPC) résident dans des niches microenvironnementales spécialisées qui sont spatialement distinctes les unes des autres, et une dichotomie entre les niches ostéoblastiques d’une part et les niches de cellules souches vasculaires d’autre part a évolué dans la littérature. Les CSH ont été décrites comme se localisant à proximité des ostéoblastes, qui sont des cellules de formation osseuse tapissant la frontière entre l’os solide et la moelle. Les ostéoblastes ont une fonction cruciale dans la régulation du maintien du pool de cellules souches – une augmentation du nombre d’ostéoblastes trabéculaires N-cadhérine + est concomitante avec un nombre élevé de CSH. Cet effet est médié par l’activation de la voie Notch1, déclenchée par Jagged1 provenant des ostéoblastes, ce qui entraîne la prolifération des CSH. Les ostéoblastes sécrètent également d’autres facteurs régulant l’homéostasie des CSH, tels que la thrombopoïétine, l’angiopoïétine et la chimiokine C-X-C-motif ligand-12 (CXCL12). Cependant, il a été démontré que les cellules endothéliales, qui se localisent souvent près de l’endoste, en particulier dans les os plats, constituent un autre composant crucial de la niche des CSH. Avec les cellules périvasculaires réceptrices de la leptine+, les cellules endothéliales fournissent le facteur des cellules souches (SCF, également connu sous le nom de ligand du kit) au sein de la niche vasculaire, et sa suppression conditionnelle de ces cellules entraîne une déplétion des CSH de la moelle osseuse .
CXCL12, également appelé « stromal cell derived factor one alpha » en raison de sa forte expression par les composants stromaux, est une chimiokine cruciale pour réguler la localisation et la migration des CSH dans la moelle osseuse via son récepteur, le récepteur C-X-C-motif-4 (CXCR4) . Il a été démontré que les progéniteurs hématopoïétiques multipotents (PPM) entrent directement en contact avec les processus des cellules stromales réticulaires exprimant CXCL12. Des expériences dans lesquelles CXCL12 a été sélectivement appauvri de divers types de cellules connues pour contribuer au maintien des CSH et des CPS (c’est-à-dire les ostéoblastes, les cellules stromales périvasculaires et réticulaires) ont démontré que les CSH et les progéniteurs lymphoïdes occupent des niches distinctes dans la moelle osseuse : Le CXCL12 produit par les cellules stromales endothéliales, périvasculaires et mésenchymateuses favorise la survie des CSH. En revanche, CXCL12 dérivé des ostéoblastes retient les HPC dans la moelle osseuse et soutient les progéniteurs de la lignée B-lymphoïde .
CXCL12 est également clairement nécessaire au développement des progéniteurs de la lignée B les plus précoces, qui sont identifiés par l’expression de c-kit, de l’interleukine (IL)7Rα et de CD93 (AA4.1) . Ces cellules pré-pro B précoces migrent vers CXCL12 in vitro. En plus d’agir comme chimioattractant, CXCL12 favorise leur survie et leur prolifération, en agissant en synergie avec SCF et IL-7. La plupart des cellules pré-pro B B220+ Fms-related tyrosine kinase three/Fetal liver kinase 2+ (Flt3/Flk2+) entrent en contact avec les corps des cellules stromales exprimant CXCL12 ; cette adhésion est médiée par l’intégrine α4β1 (également connue sous le nom d’antigène très tardif 4, VLA4) sur les cellules B qui se lie à la molécule d’adhésion cellulaire vasculaire-1 (VCAM-1) à la surface des cellules CXCL12+. Ces cellules réticulaires abondantes en CXCL12 partagent certaines caractéristiques morphologiques avec les cellules périvasculaires productrices de CXCL12 qui soutiennent les CSH, mais on ne sait pas actuellement si elles représentent réellement une population ou des sous-ensembles différents et spécialisés.
A mesure que le développement des cellules B progresse avec le réarrangement des régions variables du gène de la chaîne lourde de l’immunoglobuline (Ig), les cellules pro-B (B220+c-kit+) ne se trouvent plus en contact direct avec les cellules CXCL12+. Au contraire, à ce stade, elles se localisent à proximité des cellules stromales productrices d’IL-7, qui sont considérées comme une population distincte sur la base de colorations histologiques. L’atteinte du stade des cellules pré-B s’accompagne d’une autre modification de leur microenvironnement : À ce stade, lorsqu’elles produisent une chaîne Igμ fonctionnelle qui s’associe à la chaîne légère de substitution pour former le pré-BCR, elles quittent les cellules stromales IL-7+ et se dirigent vers un autre sous-ensemble stromal qui exprime spécifiquement la galectine-1 (Gal1), une lectine de type S, à leur surface . La Gal1 stromale agit comme un ligand pour le pré-BCR. Elle est capable d’induire la formation d’amas de pré-BCR qui contiennent également VLA4 et l’antigène-1 associé à la fonction lymphocytaire (LFA1) au niveau du site de contact avec la cellule stromale. Ce contact synaptique est capable de déclencher l’activité tyrosine kinase intracellulaire et la transduction du signal du pré-BCR, qui est essentiel pour la prolifération et la différenciation au stade de la cellule pré-BII. Les cellules IL-7+ et Gal-1+ représentent des populations distinctes de cellules mésenchymateuses dans la moelle osseuse.
Ensemble, cet ordre bien organisé des événements dans le contexte spatial de la moelle osseuse a conduit au concept selon lequel il existe différentes niches microenvironnementales, définies par des sous-ensembles stromaux immobiles résidents, qui contrôlent l’homéostasie des cellules B en développement. Cela implique que les cellules B deviennent au moins transitoirement mobiles pour migrer entre ces niches au cours de leur développement. On ne sait pas comment est régulée exactement la transition des cellules entre ces différentes niches, en particulier quels autres facteurs chimiotactiques sont nécessaires pour affiner leur localisation, car CXCL12 est impliqué à plusieurs étapes du processus.
En plus du parenchyme, les sinusoïdes de la moelle osseuse constituent également des sites importants pour les cellules B immatures . Les sinusoïdes sont des vaisseaux sanguins veineux qui se ramifient à travers le parenchyme de la moelle, convergeant en une grande veine centrale qui se connecte à la veine nutritive, qui quitte l’os via le cortex . Les sinusoïdes de la moelle osseuse sont tapissés d’un endothélium à paroi mince et ils représentent l’interface où les cellules B entrent dans la circulation après avoir terminé leur maturation dans la moelle osseuse. Le récepteur de chimiokine CXCR4 est partiellement responsable de la rétention des cellules B dans la moelle osseuse. L’antagonisation de la signalisation de CXCR4 entraîne une augmentation de la fréquence des cellules B matures et immatures (IgDlo) dans les sinusoïdes de la moelle et réduit en même temps leur nombre dans le parenchyme, ce qui indique que ce récepteur de chimiokine médiatise leur translocation dans le sang. Outre CXCR4, le récepteur 1 de la sphingosine-1-phosphate (S1P) (S1P1) joue également un rôle. Il a été démontré que les cellules hématopoïétiques, en particulier les érythrocytes, produisent du S1P dans le sang, ce qui entraîne des concentrations plus élevées de ce sphingolipide dans les sinusoïdes de la moelle osseuse que dans le parenchyme, et favorise ainsi la transmigration des cellules B dans les sinusoïdes. Les cellules B déficientes en S1P1 sont retenues dans le parenchyme et présentent une sortie réduite dans les sinusoïdes ; un effet similaire peut être observé après le blocage de la signalisation S1P par l’administration de l’antagoniste Fingolimod (FTY720).
Une fois que les cellules B ont traversé l’endothélium et sont situées à l’intérieur des sinusoïdes, elles ne quittent pas immédiatement la moelle osseuse avec la circulation sanguine. Au lieu de cela, ils restent attachés et rampent le long du côté luminal de l’endothélium sinusoïdal . L’adhésion à l’endothélium est médiée par une signalisation via le récepteur cannabinoïde-2 (CB2) sur les cellules B ainsi que par une adhésion médiée par VLA4 et VCAM-1. La rétention prolongée des cellules B dans les sinusoïdes suggère que les sinusoïdes constituent une niche vasculaire spéciale pour les cellules B au lieu de servir simplement de sites d’entrée dans la circulation. Cette notion est étayée par des souris déficientes en CB2, qui présentent une modification du répertoire des BCR. Un aperçu schématique de la localisation des cellules B en développement dans la moelle osseuse est représenté dans la figure 1.
FIGURE 1. Localisation des cellules B dans la moelle osseuse au cours du développement des cellules B.
Les progéniteurs hématopoïétiques multipotents (PPM) entrent en contact avec les processus des cellules stromales CXCL12+. Les cellules pré-pro B, les précurseurs les plus précoces des cellules B, se trouvent localisées près des corps cellulaires des cellules productrices de CXCL12. Les cellules pro-B plus matures sont en contact avec les cellules stromales IL-7+. Les cellules pré-B sont attachées aux cellules stromales Galectin-1+ via une synapse formée par le récepteur des cellules pré-B se liant à la Galectin-1 à la surface des cellules stromales ainsi que par des interactions médiées par LFA-1/ICAM et VLA4/VCAM. La sortie des cellules B dans les sinusoïdes de la moelle osseuse est médiée par la liaison de la S1P1 sur les cellules B avec la S1P, qui est très abondante dans le sang. Une fois qu’elles ont pénétré dans les sinusoïdes, les cellules B adhèrent et rampent le long du côté luminal de l’endothélium, par l’intermédiaire de CB2 et VLA4 sur les cellules B, avant d’être libérées dans la circulation sanguine.