Deciphering the mechanisms of TCR and CD28 early signaling pathway cooperation required for naïve T cell activation

L'objectif de notre travail est de comprendre la contribution relative des voies de signalisation précoces du TCR et de CD28 dans l'activation des lymphocytes T naïfs. Notre étude a d'abord montré que dans les cellules T CD4+ naïves, la stimulation du TCR augmente de manière significative la liaison en deux dimensions (2D) de CD28 avec ses ligands B7, et ceci dépend à la fois du domaine cytoplasmique de CD28 et de l'activité des src kinases. Par la suite, notre analyse biochimique a démontré que l'engagement du TCR par son ligand (CMHp) potentialise la phosphorylation de CD28 stimulée par son ligand B7. En outre, la stimulation conjointe du TCR et de CD28 augmente fortement la phosphorylation des protéines de signalisation proximales telles que les molécules Vav-1 et PLCγ-1. Nous avons également examiné la mobilisation des ions calcique (Ca++). Nous avons trouvé que l'engagement du TCR ou de CD28 seul est capable de déclencher une élévation de la concentration intracellulaire d'ions Ca++ dans des cellules T naïves. Cette élévation qui se caractérise par de fortes fluctuations de la concentration calcique impliquerait principalement 2 types de canaux calciques de la membrane plasmique. De façon attendue, une stimulation conjointe des lymphocytes par le TCR et CD28 augmente l'amplitude moyenne de la réponse calcique. Nos données ont révélé que seule une stimulation conjointe, et non individuelle, du TCR et de CD28 augmente significativement le temps de résidence du Ca++ libres fluctuants par rapport aux cellules non stimulées. Par conséquent, cette augmentation du temps de résidence caractérise spécifiquement la réponse calcique induite par TCR et CD28.In this work, we aimed at determining the relationship between and specific contribution of TCR and CD28 early signaling pathways in naïve CD4+ T cell activation. Our data showed that in naïve CD4+ T cells, TCR stimulation significantly increased the 2D binding of CD28 to its B7 ligands and this increase depended on both cytoplasmic tail of CD28 and activity of src kinases. Our biochemical analysis then demonstrated that TCR engagement with its ligand pMHC strongly enhanced the CD28 tyrosine phosphorylation triggered by B7. Moreover, the conjoint stimulation of TCR and CD28 markedly augmented activation of proximal signaling molecules such like Vav-1 and PLCγ-1 compared to the stimulation with each receptor alone. We next went to examine the calcium ion (Ca2+) mobilization. We found that in naïve CD4+ T cells, engagement with ligand of TCR or CD28 alone was able to trigger rise of the fluctuating cytosolic-free Ca2+ level. Unexpectedly, such rises implicated predominantly the involvements of two different types of calcium channels: Cav and CRAC channels. The conjoint stimulation with both TCR and CD28 enabled the augment of average amplitude of the calcium response. Through the time series analysis, our data unveiled that the conjoint, but not separate, TCR and CD28 stimulation in naïve CD4+ T cells significantly increased the fluctuating cytosolic-free Ca2+ dwell time relative to that found in unstimulated cells. The increase of the cytosolic-free Ca2+ dwell time therefore uniquely characterized the calcium response triggered by TCR and CD28 and presumably corresponded to a fundamental feature for the high efficiency of T cell activation induction