Étude du rôle du TLR4 comme récepteur de la protéine Tat du VIH-1 dans l'induction de l'IL-10 et du TNF-alpha par les monocytes humains

HIV-1 tat protein interaction with TLR4-MD2 receptor complex is required for cytokines production

• Auteur / Autrice : Nawal Ben Haij
• Direction : Elmostafa Bahraoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie et maladies infectieuses
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

TNF-alpha

Cytokines

VIH (virus)

Mots clés libres

Hiv-1

Tlr

Tat

Il-10

TNF-alpha

Résumé

Chez les personnes infectées par le VIH-1, on observe dès le stade asymptomatique une dérégulation du réseau de cytokines avec une forte production de cytokines proinflammatoires et immunosuppressives comme le TNF-alpha et l'IL-10. Le TNF-alpha est associé à l'hyperactivation du système immunitaire, la destruction de la barrière gastro-intestinale et la pathogénèse associée à l'infection. L'IL-10, elle, est une cytokine immunosuppressive fortement associée à la progression de la maladie vers le stade SIDA. Nous avons montré que la protéine Tat du VIH-1, par son domaine N-terminal 1-45, agit à la membrane des monocytes pour produire le TNF-a et l'IL-10 mais aussi l'IL-6, l'IL-8 et l'IFN-gamma. Au cours de ma thèse nous avons mis en évidence l'implication du '' Toll Like Receptor 4 '' (TLR4) dans la sécrétion de ces cytokines induite par Tat. Cette sécrétion se fait par une interaction directe, spécifique et forte du domaine 1-45 de Tat avec l'ectodomaine du TLR4-MD2 et du MD2 (K0. 5 entre 4. 10-9 à 10-9 M). Cette interaction a été démontrée dans des tests de fixation direct, d'immunoprecipitation, de GST-pull down et de colocalisation par microscopie confocale. Tat induit aussi l'internalisation dynamine dépendante du complexe TLR4-MD2-CD14. Cette dernière est essentielle à la signalisation et à la synthèse de cytokines induites par Tat. En effet, nous avons montré l'implication du TLR4-MD2-CD14 dans l'activation des MAP kinases et du facteur de transcription NF-kB induit par Tat pour la synthèse de cytokines. Ce travail montre aussi que Tat active les voies dépendantes de Myd88 et de TRIF du TLR4 afin d'activer les MAP kinases et NF-kB, responsables de la production de cytokines. De façon intéressante, la protéine Tat 1-45, détourne l'activation du TLR4 afin d'induire l'expression de SOCS1 et SOCS3, deux régulateurs des voies du TLR4 et des voies de l'IFN antiviral. Nos travaux ont démontré pour la première fois, le détournement d'un récepteur de l'immunité innée, le TLR4, par la protéine Tat. Ce mécanisme permettrait au VIH de déréguler le réseau de cytokines très précocement au cours de l'infection et ainsi participer à l'évolution de la maladie vers la phase SIDA. Cette étude pourrait contribuer à la compréhension des mécanismes mis en place par le VIH pour induire l'hyperactivation et l'immunosuppression du système immunitaire et permettrait aussi d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

In HIV-1 infected persons, we observed since the asymptomatic phase a deregulation of the cytokine network with a high production of TNF-alpha and IL-10. The proinflammatory cytokine, TNF-alpha, is linked to the hyperactivation of the immune system, the destruction of the gastrointestinal barrier and the pathogenesis associated with HIV-1 infection. The immunosuppressive cytokine, IL-10, is strongly associated with the weakening of the immune system and the progression of the infection toward AIDS. Our group have shown that HIV-1 Tat protein, by the N-terminal domain 1-45, stimulates the production of TNF-a, IL-10, IL-6, IL-8, and IFN-alpha by monocytes. In my thesis, we demonstrated the involvement of the Toll Like Receptor 4 (TLR4), in the secretion of TNF-a, IL-6, IL-8, IFN- gamma and IL-10 by HIV-1 Tat. These cytokines are produced after a direct, specific and strong interaction of Tat 1-45 with TLR4-MD2 and MD2 (K0. 5 between 4. 10-9 to 10-9 M). This interaction was demonstrated by complementary approaches including direct binding assay, immunoprecipitation, GST-pull-down and colocalization by confocal microscopy. We showed that Tat 1-45 activates TLR4-MD2 dynamin endocytosis which is essential for the signalisation and cytokine synthesis induced by Tat in monocytes. Indeed, we have demonstrated that TLR4-MD2-CD14 is essential for the activation of MAPkinases and NF-kB induced by Tat in primary monocytes/macrophages. In addition, our work shows that Tat, by its 1-45 fragment, uses MyD88 and/or TRIF dependent pathways of the TLR4 to activate MAPkinases and NF-kB which are essential for cytokines production. Interestingly, Tat protein by its interaction with TLR4-MD2 induces also the expression of SOCS1 and SOCS3, two negative regulators of the TLR4 and antiviral IFN pathways. Thus, in our work we have demonstrated for the first time, the hijacking of an innate receptor: TLR4 by the viral Tat protein. Very early during infection, this interaction causes the cytokine network deregulation and contributes to the disease progression toward AIDS. This study may contribute to understand the mechanisms put in place by HIV to induce immunosuppression and also to identify new therapeutic targets for future treatments.