Caractérisation d’une voie Immunomodulatrice impliquant l’arginase dans les Trypanosomoses

Characterization of an immunomodulatory pathway involving arginase in Trypanosomiasis

• Auteur / Autrice : Romaric Nzoumbou-Boko
• Direction : Philippe Vincendeau, Sembella Silla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, technologie, santé. Microbiologie-Immunologie
• Date : Soutenance le 30/10/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 2 en cotutelle avec Université de Bangui
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Bringaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Vincendeau, Sembella Silla, Bernard Bouteille
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain P. Gobert, Jean-Louis Mège

Mots clés

Mots clés contrôlés

Trypanosomiase

Immunomodulation

Arginase

Mots clés libres

Trypanosomes

Trypanosomoses

Macrophage

Macrophage activation

Arginase

Kinésine

Récepteur mannose

Trypanosomes

Trypanosomoses

Macrophage

Macrophage activation

Arginase

Kinesin

Mannose receptor

Résumé

Une nouvelle voie d’immunomodulation, l’induction de l’arginase par les trypanosomes chez leurs hôtes, a été identifiée et caractérisée. Pour éviter la réponse cytotoxique de l’activation « classique » M1 des macrophages et bénéficier de leur activation « alternative » M2, les parasites induisent l’arginase, qui produit la L-ornithine, indispensable à leur développement. Cette voie d’immunomodulation mise en évidence chez la souris infestée par son parasite naturel, Trypanosoma musculi, est également présente dans d’autres trypanosomoses, en particulier la trypanosomose humaine africaine (THA). Une augmentation de l’arginase, retrouvée dans le sérum de patients trypanosomés, se normalise après un traitement efficace. T. brucei gambiense, parasite de l’homme, induit l’arginase au niveau des macrophages murins et des leucocytes humains. T. lewisi, parasite du rat, induit également l’arginase. Au cours de leur longue coévolution avec leurs hôtes, les trypanosomes extracellulaires ont sélectionné un procédé favorisant leur croissance, l’induction de l’arginase, par des facteurs d’excrétion/sécrétion. Nous avons produit un anticorps monoclonal dirigé contre ce facteur inducteur. Il bloque l’induction de l’arginase par T. musculi in vitro et in vivo. Chez la souris infectée, son injection diminue considérablement la parasitémie. Il a permis l’identification du facteur inducteur, une kinésine orpheline. Cet anticorps, inhibant l’induction de l’arginase par différents trypanosomes, reconnaîtrait une région conservée de la kinésine induisant l’arginase. Cette kinésine se lie à des récepteurs de la membrane des macrophages. In vitro, l’addition de mannose à des co-cultures macrophages-parasites bloque l’induction de l’arginase et la multiplication des parasites. Chez la souris infestée par T. musculi, l’injection de mannose diminue la parasitémie, qui est également réduite chez les souris Mrc1-/-, KO pour le récepteur mannose. L’utilisation de molécules ciblant la voie inductrice de l’arginase et/ou ce récepteur peut représenter une nouvelle approche thérapeutique dans les trypanosomoses.

Arginase induction, a mechanism of immunomodulation elaborated by trypanosomes has been identified. To avoid cytotoxic classical M1 macrophage activation, trypanosomes induce alternative M2 macrophage activation, which leads to L-ornithine production, essential for parasite growth. This immunomodulation pathway has been evidenced in a natural murine trypanosomiasis provoked by Trypanosoma musculi. This mechanism is also evidenced in human African trypanosomiasis (HAT). An increase in serum arginase is measured in HAT patients. A return to normal values is obtained after an efficacious treatment. Trypanosoma brucei gambiense, the causative agent of HAT, induces arginase in mouse macrophages and human leucocytes. T. lewisi, a rat parasite, also induces macrophage arginase.During host-parasite co-evolution, extracellular trypanosomes have selected a growth promoting mechanism, macrophage arginase induction by excreted secreted factor (ESF). We have produced a monoclonal antibody which inhibits trypanosome-induced arginase. This antibody blocks in vitro and in vivo T. musculi-induced arginase. Its injection into infected mice provokes a decrease in parasite load. This monoclonal antibody has allowed the identification of an orphan kinesin as the arginase inducing factor. The arginase inducing region of kinesin seems conserved among extracellular trypanosomes. Kinesin binds to macrophage membrane receptors. In vitro, addition of mannose to macrophage-parasite cocultures blocks arginase induction and parasite multiplication. Mannose injection decreases parasite load in infected mice. Compared to WT mice, parasite load is highly reduced in infected Mrc1 -/- KO mice. In trypanosomiasis, molecules targeting arginase pathway and/or mannose receptor, highly conserved in evolution, might represent new therapeutic approaches.