Mécanismes moléculaires de l'inhibition de la réponse immune innée par Mycobacterium tuberculosis

Molecular mechanisms of inhibition of the innate immune response by mycobacterium tuberculosis

• Auteur / Autrice : Landry Blanc
• Direction : Jérôme Nigou, Alain Vercellone
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance aux maladies

Réponse immunitaire

Mycobacterium tuberculosis

Mots clés libres

Mycobacterium tuberculosis

Pattern Recognition Receptors

Récepteur TLR2

Sulfolipides

Résumé

La détection de Mycobacterium tuberculosis (M. Tb) par le système immunitaire inné fait intervenir différents récepteurs appelés "Pattern Recognition Receptor " (PRR), parmi lesquels on trouve des récepteurs "Toll-like" (TLR1, 2, 4, 8 et 9), NOD2, ainsi que des lectines de type C, telles que le Récepteur au Mannose (RM) et DC-SIGN. L'action concertée de ces récepteurs se traduit d'une part, par la phagocytose des mycobactéries, et d'autre part, par l'activation de voies de signalisation intracellulaires, aboutissant à la translocation de facteurs de transcription nucléaires (notamment NF-kB et AP-1) et à l'expression et la régulation de gènes codant pour des cytokines et des chimiokines. Cependant, M. Tb est capable d'inhiber la réponse immune innée, notamment la réponse inflammatoire, favorisant ainsi sa survie dans les macrophages infectés. Dans ce contexte, mes travaux ont consisté à explorer les mécanismes moléculaires utilisés par le bacille pour inhiber la réponse immune innée, en me focalisant plus particulièrement sur les composés immunomodulateurs de nature (glyco)lipidique de l'enveloppe. La stratégie a consisté à cribler une banque d'environ 11 000 mutants de transposition de M. Tb sur la lignée macrophagique humaine THP-1 exprimant un système rapporteur de l'activation de NF-kB. Cette lignée exprime la plupart des PRRs impliqués dans la détection de M. Tb: TLR2, 4, 9, Récepteur au Mannose, DC-SIGN, Mincle, NOD2. A l'issue de ce criblage et des étapes de validation, un mutant, dont le gène mmpL8 est interrompu, a été sélectionné pour une étude approfondie car : i) il induit une activation de NF-kB supérieure à la souche sauvage et est donc susceptible d'être affecté dans un mécanisme d'inhibition utilisé par M. Tb, et ii) il est altéré pour la biosynthèse de glycolipides spécifiques de M. Tb, les sulfolipides, composés suspectés d'être impliqués dans la virulence du bacille. Nous nous sommes attachés à déterminer par quels mécanismes moléculaires et cellulaires les sulfolipides sont capables d'exercer cette inhibition. Une étude des relations structures/fonctions des sulfolipides pour leurs propriétés inhibitrices et l'utilisation de différents modèles cellulaires, nous ont permis de montrer que les sulfolipides agissent comme antagonistes de TLR2, inhibant ainsi les voies de signalisation associées à ce récepteur. Nous avons ainsi pu mettre en évidence un nouveau mécanisme d'inhibition de la réponse cellulaire par M. Tb impliquant les sulfolipides mycobactériens et le récepteur TLR2

Mycobacterium tuberculosis (M. Tb) detection by innate immune system involves different receptors called, Pattern Recognition Receptors (PRRs), which include: Toll-like receptors (TLR1, 2, 4, 8 and 9), NOD2, and C-type lectins such as the mannose receptor (MR) or DC-SIGN. The concerted action of these receptors results in the phagocytosis of mycobacteria and activation of intracellular signaling pathways, leading to nuclear translocation of transcription factors (such as NF-kB and AP -1) inducing genes expression and regulation of cytokines and chemokines. However, M. Tb is also able to inhibit the innate immune response, most particularly the inflammatory response, thus promoting its survival in infected macrophages. In this context, my work was aimed at deciphering the mechanisms used by M. Tb to inhibit the innate immune response, by focusing on immunomodulatory (glyco)lipids of the bacilli envelope. The strategy consisted in screening a library of about 11,000 transposition mutants of M. Tb on a human THP-1 macrophage cell line expressing a reporter system for NF-kB activation. This cell line expresses most of the PRRs involved in the detection of M. Tb: TLR2, 4, 9, mannose receptor, DC-SIGN, Mincle, NOD2. After the screening and validation steps, a mutant disrupted in the mmpL8 gene was selected for further study because: i) it induced an increased NF-kB activation as compared to the wild-type strain and was thus likely to be affected in an inhibition mechanism used by M. Tb, and ii) it was altered for the biosynthesis of M. Tb specific glycolipids, namely sulfolipids, which suspected to be involved in the bacilli virulence. We investigated by which molecular and cellular mechanisms sulfolipids were able to inhibit the innate immune response. By performing the structures/activities relationships study of sulfolipids inhibitory properties and using different cell models, we were able to show that sulfolipids act as TLR2 antagonists, thereby inhibiting the signaling pathways associated to this receptor. In conclusion, we highlighted a new inhibitory mechanism of innate immune response, involving M. Tb mycobacterial sulfolipids and TLR2