Rôle d'une boucle autocrine impliquant l'IL-6R dans la détermination des cellules souches hématopoïétiques

Role of an IL-6R-based autocrine loop in determination of hematopoietic stem cell fate

• Auteur / Autrice : David Campard
• Direction : Jean-Pierre Vannier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Interleukine 6

Cellules souches hématopoïétiques

Mots clés libres

Boucle autocrine

Multistationnarité

Résumé

L'hématopoïèse est un processus complexe au cours duquel des cellules souches hématopoïétiques (CSH) pluripotentes prolifèrent et se différencient pour donner un effectif complet de cellules sanguines matures et fonctionnelles. Le maintien de la population de CSH est assuré par un mécanisme d'autorenouvellement. De nombreuses cytokines sont impliquées dans la régulation des phases précoces de l'hématopoïèse. Leur production est assurée par les cellules du microenvironnement, mais aussi par les CSH elles-mêmes. Le but de ce travail repose sur le rôle de l'IL-6 et de ses récepteurs dans la détermination des CSH. L'expression de l'IL-6Rm sur les CSH augmente suite à une stimulation de la gp130 par une molécule fusionnant l'IL-6 à l'IL-6Rs (l'Hyper-Interleukine-6-HIL-6). Cette stimulation augmente la production d'IL-6Rs uniquement dans une population restreinte de CSH résistantes au 5-FU. D'autres cytokines de la famille de l'IL-6, tels que le LIF ou l'IL-11, ne permettent pas de reproduire ces réponses. La production d'IL-6Rs est stimulée par le PMA et est inhibée par le TAPI, indiquant qu'une ADAM clive l'IL-6Rm. Des stimulations transitoires par l'HIL-6 permettent également d'augmenter la production d'IL-6Rs par clivage de l'IL-6Rm. L'activation de l'ADAM induite par la gp130 est régulée en partie par la voie PI-3K. Ces événements plaident donc pour l'existence d'une boucle autocrine basée sur l'expression des formes solubles et membranaires de l'IL-6R. La fonctionnalité de la boucle a été testée en stimulant la gp130 de CSH en culture. Cependant, aucune augmentation du nombre de progéniteurs issus de ces CSH stimulées n'a été observée. Cette observation a été corroborée par la simulation de modèles informatiques RPHF. En revanche, la fréquence des LTC-IC augmente dans des cultures à long terme de CSH exposées à l'HIL-6 en présence de cellules stromales, suggérant ainsi le rôle important du microenvironnement dans la fonctionnalité du circuit de la régulation auto-paracrine. L'effet de l'HIL-6 est inhibé par le TAPI, soulignant ainsi l'importance de la trans-signalisation dans le maintien des CSH. Une analyse du cycle cellulaire des CSH révèle que l'HIL-6 n'augmente pas l'entrée en cycle, privilégiant ainsi une action de l'HIL-6 sur la survie cellulaire plutôt que sur la prolifération.

The hematopoisis is a complex process where the proliferation and the differenciation of pluripotent hematopoietic stem cells (HSCs) lead to the formation of mature and functional blood cells. The maintenance of HSCs population is sustained by a mechanism of renewal. Numerous cytokines are involved in the regulation of early phases of hematopoiesis. These cytokines are secreted by the cells of the microenvironment, and the HSCs themselves. The role of IL-6 and its receptors in the maintenance of the HSCs is studied herein. The stimulation of gp130 by the fusion molecule linking IL-6 to sIL-6R (the hyper-interleukin-6, HIL-6) enhanced the expression of mIL-6R on HSCs. This stimulation increases the production of sIL-6R only on the population of 5-FU-resistant HSCs. However, same responses were not obtained by stimulation with others IL-6 family members, such as LIF or IL-11. Production of sIL-6R is stimulated by PMA and is inhibited by TAPI, demonstrating that an ADAM is involved in shedding of mIL-6R. The production of sIL-6R by shedding of mIL-6R was also increased by transient stimulations with HIL-6. Gp-induced-activation of ADAM is partially mediated by PI-3K pathway. Thus, all these data pleading to the existence of a mIL-6R and sIL-6R based autocrine loop. The functionality of this loop has been tested in culture of gp130-stimulated HSCs. Nevertheless, there was no increase in the number of progenitor derived from stimulated HSCs. This observation has been confirmed using the simulation of informatic HFPN models. In contrast, the LTC-IC frequency increases in long-term culture of HSCs in presence of stromal cells and HIL-6, suggesting the important role of the microenvironment in the functionality of the auto-paracrine circuit of regulation. The effect of HIL-6 is inhibited by TAPI, underlining the importance of the trans-signalling in the maintenance of HSCs. The cell-cycle analysis of HSCs shown that HIL-6 has no effect in the entry in cell-cycle, suggesting preferential role of HIL-6 in the cell survival rather than in the proliferation.