Le système immunitaire constitue un rempart contre les agressions telles que les infections. Sans contrôle par des mécanismes anti-inflammatoires, aussi connus sous le qualificatif tolérogène, le système immunitaire engendrerait une inflammation nocive pour l’organisme et pourrait causer l’apparition de maladies auto-immunes. Le but de ce doctorat est de mieux comprendre ces mécanismes de régulation par l’étude de deux sujets.
Le premier concerne la molécule CD11b et son lien avec un modèle animal de polyarthrite rhumatoïde, l’arthrite induite par le collagène. Dans la plupart des cas, CD11b promeut l’inflammation par divers procédés. Cependant, nous avons remarqué que son absence dans la lignée de souris C57BL/6 rend ces souris sensibles au développement de l’arthrite. Nos résultats indiquent que CD11b prévient cette maladie en bloquant une molécule pro-inflammatoire, l’IL- 6, responsable de l’induction de cellules pathogènes pour l’arthrite. Ces découvertes aideront la recherche de nouvelles thérapies capables de moduler le système immunitaire, particulièrement dans le contexte de maladies auto-immunes comme la polyarthrite rhumatoïde.
Le deuxième projet se concentre sur l’étude du co-répresseur NCoR1. La fonction des co- répresseurs est de diminuer l’expression de certains gènes. NCoR1 est classiquement connu pour son rôle dans l’embryogénèse et le développement. Dans le cadre de notre collaboration avec le groupe de S. Raghav, nous avons constaté que NCoR1 bloque l’expression de plusieurs molécules anti-inflammatoires dans un type spécifique de cellules, les cellules dendritiques. Les expériences animales ont confirmé le potentiel anti-inflammatoire de cet effet. Ces découvertes permettront de mieux comprendre les différents acteurs de la réponse immunitaire afin de compléter les traitements actuellement disponibles.
Résumé
La réponse immunitaire résulte d’un équilibre dynamique et perpétuel entre l’immunité et la tolérance immunitaire. En cas de perte de régulation, le système immunitaire peut engendrer des dommages considérables à l’organisme et mener à des maladies auto-immunes telles la polyarthrite rhumatoïde. Par conséquent, une multitude de facteurs sont impliqué dans les processus de régulation. Certains ont même un double rôle avec des fonctions pro- inflammatoires et tolérogènes selon le contexte immunitaire. Ceci est le cas de l’intégrine CD11b. Bien qu’elle soit plus connue pour sa promotion de l’inflammation, son absence est associée à une augmentation des lymphocytes Th17. La polyarthrite rhumatoïde et son modèle murin de référence, l’arthrite induite par le collagène (CIA), étant également associées aux Th17, nous avons décidé d’investiguer le rôle de CD11b dans l’induction de la CIA. Pour cela, nous avons utilisé des souris CD11b-/- à fond génétique C57BL/6 résistant à la CIA, et les avons comparées aux souris C57BL/6 de type sauvage (WT).
Les souris CD11b-/- étaient sensibles à la CIA, contrairement aux souris WT. La caractérisation immunitaire a montré une augmentation de Th17 avec diminution concomitante de lymphocytes T régulateurs (Treg) dans les souris CD11b-/- immunisées. L’interleukine 6 (IL-6) est un facteur de différenciation important pour les Th17 au détriment des Treg. L’analyse sérique de l’IL-6 a indiqué une augmentation de la concentration d’IL-6 dans les souris CD11b-
/- immunisées en comparaison aux souris WT immunisées. Les cocultures de cellules dendritiques (DC) ex vivo obtenues de souris CD11b-/- ou WT avec des lymphocytes T naïfs ont montré que les DC CD11b-/- provoquent une élévation des Th17 via l’IL-6 et qu’elles pourraient être responsables de l’arthrite. De plus, le traitement d’anti-IL-6R a démontré que la signalisation de l’IL-6 est non seulement nécessaire pour la polarisation (priming) des lymphocytes mais aussi pendant la phase effectrice de la maladie. En outre, nous avons constaté
que le transfert de DC CD11b+ pouvait réduire le score clinique de l’arthrite. Nous avons créé une nouvelle lignée de cellules dendritiques exprimant le CD11b avec invalidation génétique du CD11b. Cela permettra de plus amples études sur ce sujet.
Le CD11b est un bon exemple pour montrer la complexité de la régulation immunitaire. Comme mentionné, de nombreux facteurs sont impliqués dans la tolérance. Il est donc naturel de penser que des co-répresseurs prennent part à ce processus. Nous avons remarqué que le co-répresseur 1 de récepteur nucléaire (NCoR1), dont le rôle dans le développement et la maturation est essentiel, réprime la transcription génétique de différentes molécules tolérogènes dans les cellules dendritiques, surtout après leur activation. Pour ce projet nous avons débuté une collaboration avec le groupe du Dr. Sunil Raghav. Son groupe a effectué des knockdowns lentiviraux sur notre lignée de cellules dendritiques CD8 caractérisée en détail. Les cocultures comprenant ces cellules et des lymphocytes T naïfs a induit une augmentation du nombre de Treg. Afin de le confirmer, nous avons développé une lignée de souris avec invalidation génétique de NCoR1 spécifique aux DC (souris N1). Les DC de ces souris ont synthétisé plus d’IDO1, IL-10 et d’IL-27 que leur équivalent de type sauvage après leur activation. De plus, les immunisations d’ovalbumine (OVA) ont généré une différenciation de Treg plus élevée en comparaison aux souris WT. Les répercussions de ces résultats dans le contexte d’infections ont été testées par trois modèles d’infection. Ceux-ci ont tous provoqué une augmentation relative de Treg. Par ailleurs, nous avons constaté une augmentation de la morbidité dans le cas de l’infection par leishmania et par helminthes.
Pour conclure, ces deux projets prennent toute leur importance pour mieux comprendre les défis posés par la régulation immunitaire. Les connaissances acquises permettront de développer de nouveaux traitements qui moduleront le système immunitaire dans différents contextes telles que les maladies auto-immunes comme la polyarthrite rhumatoïde.
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The immune system stands on a continual balance between immunity and immune tolerance. Immune response lacking regulation generates severe damage to the organism and can lead to autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis. Consequently, many factors need to be implicated to regulate the immune response. Some of them even have a dual role by exerting pro-inflammatory as well as tolerogenic functions according to the immune context. This is the case for the integrin CD11b. Although it is usually known to be pro-inflammatory, its deficiency is associated with an increase of the pro-inflammatory T helper 17 cells (Th17). As rheumatoid arthritis and its gold standard model, the collagen-induced arthritis (CIA), are also associated with Th17, we decided to investigate whether CD11b has a role in CIA induction. For this, we used CD11b-/- mice in a CIA-resistant C57BL/6 background and compared them to C57BL/6 wild type (WT) mice.
CD11b-/- mice were susceptible to CIA, in contrast with WT mice. Immune characterisation showed an increase of Th17 with a concomitant decrease of regulatory T-cells (Tregs) in immunised CD11b-/- mice. Interleukin 6 (IL-6) is an important differentiating factor between Th17 and Treg differentiation. Seric analysis of IL-6 resulted in an IL-6 increase in immunised CD11b-/- mice compared to immunised WT mice. Cocultures of freshly isolated dendritic cells (DCs) from CD11b-/- or WT mice with naïve T-cells indicated that CD11b-/- DCs induce a Th17 increase via IL-6 and could be responsible for the arthritic development. Furthermore, anti-IL- 6R treatment demonstrated that IL-6 signalling is crucial not only during the priming but also during the effector phase. Furthermore, we found that adoptive transfer of CD11b+ DCs could reduce the disease score. We engineered CD11b knockout (KO) DCs from our CD11b- expressing dendritic cell line which will allow further studies for this project.
CD11b is a good example to show the complexity of immune regulation. As said many factors are involved. It is reasonable to think that co-repressors take part in this process. We have shown that the nuclear receptor co-repressor 1 (NCoR1), an essential co-repressor for development and maturation, represses many tolerogenic molecules in dendritic cells, especially after their activation. We started a collaboration with the group of Dr. Sunil Raghav that performed lentiviral knockdowns on our well-characterised CD8+ dendritic cell line. Cocultures of this cell line with naïve T-cells resulted in increased numbers of Tregs. To confirm these findings, we developed a mouse strain with a DC-specific KO for NCoR1 (N1 mice). KO DCs produced tolerogenic markers such as IDO1, IL-10 and IL-27 upon activation. Moreover, ovalbumin (OVA) immunisations induced an increased differentiation of Tregs in N1 mice compared to WT mice. Implications in infections were tested through three different infection models that all ended with a relative increase in Treg numbers. In addition, increase in disease burden was also found in helminth and leishmania infections.
In conclusion, these two projects are of great importance to better understand immune regulation. It will enable to develop new treatments that will modulate the immune system in different contexts such as autoimmune diseases like rheumatoid arthritis.