The influence of circadian rhythms on CD8 <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si70.svg" display="inline" id="d1e9399"> <mml:msup> <mml:mrow/> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> T cell activation upon vaccination: A mathematical modeling perspective
Notice bibliographique
Résumé
Circadian rhythms have been implicated in the modulation of many physiological processes, including those associated with the immune system. For example, these rhythms influence CD8+ T cell responses within the adaptive immune system. The mechanism underlying this immune-circadian interaction, however, remains unclear, particularly in the context of vaccination. Here, we devise a molecularly-explicit gene regulatory network model of early signaling in the naïve CD8+ T cell activation pathway, comprised of three axes (or subsystems) labeled ZAP70, LAT and CD28, to elucidate the molecular details of this immune-circadian mechanism and its relation to vaccination. This is done by coupling the model to a periodic forcing function to identify the molecular players targeted by circadian rhythms, and analyzing how these rhythms subsequently affect CD8+ T cell activation under differing levels of T cell receptor (TCR) phosphorylation, which we designate as vaccine load. By performing both bifurcation and parameter sensitivity analyses on the model at the single cell and ensemble levels, we find that applying periodic forcing on molecular targets within the ZAP70 axis is sufficient to create a day-night discrepancy in CD8+ T cell activation in a manner that is dependent on the bistable switch inherent in CD8+ T cell early signaling. We also demonstrate that the resulting CD8+ T cell activation is dependent on the strength of the periodic coupling as well as on the level of TCR phosphorylation. Our results show that this day-night discrepancy is not transmitted to certain downstream molecules within the LAT subsystem, such as mTORC1, suggesting a secondary, independent circadian regulation on that protein complex. We also corroborate experimental results by showing that the circadian regulation of CD8+ T cell primarily acts at a baseline, pre-vaccination state, playing a facilitating role in priming CD8+ T cells to vaccine inputs according to the time of day. By applying an ensemble level analysis using bifurcation theory and by including several hypothesized molecular targets of this circadian rhythm, we further demonstrate an increased variability between CD8+ T cells (due to heterogeneity) induced by its circadian regulation, which may allow an ensemble of CD8+ T cells to activate at a lower vaccine load, improving its sensitivity. This modeling study thus provides insights into the immune targets of the circadian clock, and proposes an interaction between vaccine load and the influence of circadian rhythms on CD8+ T cell activation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».