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Multiscale Modeling of Germinal Center Recapitulates the Temporal Transition From Memory B Cells to Plasma Cells Differentiation as Regulated by Antigen Affinity-Based Tfh Cell Help

Authors :
Elena Merino Tejero
Danial Lashgari
Rodrigo García-Valiente
Xuefeng Gao
Fabien Crauste
Philippe A. Robert
Michael Meyer-Hermann
María Rodríguez Martínez
S. Marieke van Ham
Jeroen E. J. Guikema
Huub Hoefsloot
Antoine H. C. van Kampen
Academic Medical Center - Academisch Medisch Centrum [Amsterdam] (AMC)
University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA)
Shenzhen University General Hospital [China]
Multi-scale modelling of cell dynamics : application to hematopoiesis (DRACULA)
Institut Camille Jordan [Villeurbanne] (ICJ)
École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre de génétique et de physiologie moléculaire et cellulaire (CGPhiMC)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Mathématiques Appliquées Paris 5 (MAP5 - UMR 8145)
Institut National des Sciences Mathématiques et de leurs Interactions (INSMI)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Braunschweig Integrated Centre of Systems Biology [Braunschweig] (BRICS)
Technische Universität Braunschweig = Technical University of Braunschweig [Braunschweig]-Helmholtz Centre for Infection Research (HZI)
IBM Research Europe [Zürich]
BRICS, Braunschweiger Zentrum für Systembiologie, Rebenring 56,38106 Braunschweig, Germany.
Centre de génétique et de physiologie moléculaire et cellulaire (CGPhiMC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut Camille Jordan [Villeurbanne] (ICJ)
Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Shenzhen University
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut Camille Jordan (ICJ)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National des Sciences Mathématiques et de leurs Interactions (INSMI)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Landsteiner Laboratory
AII - Inflammatory diseases
Pathology
Epidemiology and Data Science
APH - Methodology
APH - Personalized Medicine
SILS (FNWI)
Biosystems Data Analysis (SILS, FNWI)
Source :
Frontiers in Immunology, Frontiers in Immunology, Frontiers, 2021, 11, ⟨10.3389/fimmu.2020.620716⟩, Frontiers in immunology, Switzerland, Frontiers in Immunology, 2021, 11, ⟨10.3389/fimmu.2020.620716⟩, Frontiers in immunology, 11:620716. Frontiers Media S.A., Frontiers in Immunology, Vol 11 (2021), Frontiers in Immunology, 11:620716. Frontiers Media S.A.
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; Germinal centers play a key role in the adaptive immune system since they are able to produce memory B cells and plasma cells that produce high affinity antibodies for an effective immune protection. The mechanisms underlying cell-fate decisions are not well understood but asymmetric division of antigen, B-cell receptor affinity, interactions between B-cells and T follicular helper cells (triggering CD40 signaling), and regulatory interactions of transcription factors have all been proposed to play a role. In addition, a temporal switch from memory B-cell to plasma cell differentiation during the germinal center reaction has been shown. To investigate if antigen affinity-based Tfh cell help recapitulates the temporal switch we implemented a multiscale model that integrates cellular interactions with a core gene regulatory network comprising BCL6, IRF4, and BLIMP1. Using this model we show that affinity-based CD40 signaling in combination with asymmetric division of B-cells result in switch from memory B-cell to plasma cell generation during the course of the germinal center reaction. We also show that cell fate division is unlikely to be (solely) based on asymmetric division of Ag but that BLIMP1 is a more important factor. Altogether, our model enables to test the influence of molecular modulations of the CD40 signaling pathway on the production of germinal center output cells.

Details

Language :
English
ISSN :
16643224
Database :
OpenAIRE
Journal :
Frontiers in Immunology, Frontiers in Immunology, Frontiers, 2021, 11, ⟨10.3389/fimmu.2020.620716⟩, Frontiers in immunology, Switzerland, Frontiers in Immunology, 2021, 11, ⟨10.3389/fimmu.2020.620716⟩, Frontiers in immunology, 11:620716. Frontiers Media S.A., Frontiers in Immunology, Vol 11 (2021), Frontiers in Immunology, 11:620716. Frontiers Media S.A.
Accession number :
edsair.doi.dedup.....305b015fd174a5bc87ebc047899498d9