Modeling and characterization of inter-individual variability in CD8 T cell responses in mice

Autor: Jacqueline Marvel, Christophe Arpin, Fabien Crauste, Chloe Audebert, Olivier Gandrillon, Daphné Laubreton
Přispěvatelé: 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), Laboratoire Jacques-Louis Lions (LJLL (UMR_7598)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre International de Recherche en Infectiologie - UMR (CIRI), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-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), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Biologie Computationnelle et Quantitative = Laboratory of Computational and Quantitative Biology (LCQB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de génétique et de physiologie moléculaire et cellulaire (CGPhiMC), 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-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), Immunité et lymphocytes cytotoxiques – Immunity and cytotoxic lymphocytes, Centre International de Recherche en Infectiologie (CIRI), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de biologie et modélisation de la cellule (LBMC UMR 5239), Institut National des Sciences Mathématiques et de leurs Interactions (INSMI)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), 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), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-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)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Gestionnaire, HAL Sorbonne Université 5
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
0301 basic medicine
Immunogen
[SDV]Life Sciences [q-bio]
T cell
Priming (immunology)
Vaccinia virus
CD8 T cells
CD8-Positive T-Lymphocytes
Biology
nonlinear mixed effect models
[SDV.IMM.II]Life Sciences [q-bio]/Immunology/Innate immunity
immune response
inter-individual variability
Mice
03 medical and health sciences
0302 clinical medicine
Immune system
Genetics
medicine
Animals
Cytotoxic T cell
Antigens
Molecular Biology
030304 developmental biology
0303 health sciences
Effector
Vaccination
Robustness (evolution)
General Medicine
[SDV.IMM.IMM]Life Sciences [q-bio]/Immunology/Immunotherapy
ODE dynamical model
[SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM]
3. Good health
[SDV] Life Sciences [q-bio]
Computational Mathematics
030104 developmental biology
medicine.anatomical_structure
Computational Theory and Mathematics
Immunization
[SDV.IMM.IA]Life Sciences [q-bio]/Immunology/Adaptive immunology
[SDV.IMM.VAC]Life Sciences [q-bio]/Immunology/Vaccinology
Neuroscience
Research Article
030215 immunology
Zdroj: In Silico Biology
In Silico Biology, IOS Press, 2021, 14 (1-2), pp.13-39. ⟨10.3233/ISB-200205⟩
In Silico Biology, 2021, 14 (1-2), pp.13-39. ⟨10.3233/ISB-200205⟩
ISSN: 1386-6338
1434-3207
DOI: 10.3233/ISB-200205⟩
Popis: To develop vaccines it is mandatory yet challenging to account for inter-individual variability during immune responses. Even in laboratory mice, T cell responses of single individuals exhibit a high heterogeneity that may come from genetic backgrounds, intra-specific processes (e.g. antigen-processing and presentation) and immunization protocols.To account for inter-individual variability in CD8 T cell responses in mice, we propose a dynamical model coupled to a statistical, nonlinear mixed effects model. Average and individual dynamics during a CD8 T cell response are characterized in different immunization contexts (vaccinia virus and tumor). On one hand, we identify biological processes that generate inter-individual variability (activation rate of naive cells, the mortality rate of effector cells, and dynamics of the immunogen). On the other hand, introducing categorical covariates to analyze two different immunization regimens, we highlight the steps of the response impacted by immunogens (priming, differentiation of naive cells, expansion of effector cells and generation of memory cells). The robustness of the model is assessed by confrontation to new experimental data.Our approach allows to investigate immune responses in various immunization contexts, when measurements are scarce or missing, and contributes to a better understanding of inter-individual variability in CD8 T cell immune responses.
Databáze: OpenAIRE
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