Rôle de la polarisation M2 des macrophages dans le contrôle d'infections fongiques et parasitaires : implication des récepteurs nucléaires PPARgamma et LRH-1 et des récepteurs lectine de type C

Role of the macrophage M2 polarization in the control of fungal and parasitic infections : involvement of the nuclear receptors PPARgamma and LRH-1 and the C-type lectin receptors

• Auteur / Autrice : Lise Lefèvre
• Direction : Agnès Coste, Bernard Pipy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiopathologie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs PPAR

Candidose

Parasitoses

Macrophages

Mots clés libres

PPARgamm

Lrh-1

Candida albicans

Leishmania infantum

Récepteurs lectine de type C

Diabète de type 2

Résumé

Les macrophages, cellules clés de la réponse immune innée, possèdent une remarquable plasticité phénotypique et fonctionnelle qui leur permet de s'adapter aux différents signaux présents dans leur microenvironnement. Parmi ces éléments, l'état inflammatoire général et métabolique de l'individu, ainsi que la présence d'agents étrangers potentiellement pathogènes vont influencer l'état de polarisation des macrophages. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à deux types de facteurs environnementaux (i) le diabète de type 2, caractérisé par une inflammation à bas bruit et une susceptibilité accrue aux infections fongiques (ii) une infection parasitaire, la leishmaniose viscérale. Nous avons montré qu'une insulino-résistance engendrée par un régime hyperlipidique induit une polarisation inflammatoire M2b des macrophages associée à une susceptibilité accrue à une infection candidosique gastro-intestinale. Nous avons ensuite démontré que des ligands du récepteur nucléaire PPAR? orientent la polarisation M2b vers un phénotype M2a, efficace pour l'élimination de Candida albicans. Cette différenciation est caractérisée par la surexpression des récepteurs membranaires Dectine-1 et Mannose (MR), deux récepteurs lectine de type C impliqués dans l'internalisation de cette levure par le macrophage et dans la production d'intermédiaires réactifs de l'oxygène. Ce travail est publié dans PLoS One 2010 Sep 20;5(9):e12828. Doi: 10. 1371/journal. Pone. 0012828. Ainsi, approfondir les voies de signalisation conduisant à l'activation de PPARgamma présente un intérêt thérapeutique majeur. Lors de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés au récepteur nucléaire LRH-1, connu pour réguler l'expression d'enzymes impliquées dans la synthèse de dérivés d'acides gras, ligands potentiels de PPARgamma. Nous avons démontré l'implication de LRH-1 dans la polarisation M2. LRH-1 serait impliqué dans la production de ligands endogènes de PPARgamma et ainsi dans son activation. Nous avons également montré que les souris déficientes pour LRH-1 spécifiquement dans les macrophages présentent une susceptibilité accrue aux infections candidosiques avec des fonctions microbicides associées à la polarisation M2 altérées. Ces résultats suggèrent que LRH-1 pourrait être une nouvelle cible thérapeutique dans le traitement des infections fongiques en favorisant la production de ligands de PPARgamma et une polarisation M2 bénéfique pour l'hôte. Ce travail est actuellement en cours de soumission. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons étudié l'influence d'une leishmaniose viscérale sur la polarisation des macrophages. De façon originale, nous avons montré l'induction d'un phénotype M2b-like des macrophages en présence de Leishmania infantum, associé à une surexpression de trois récepteurs lectine de type C (Dectine-1, MR et SIGNR3/DC-SIGN). Nous avons également démontré que ces récepteurs influençaient le devenir de l'infection à L. Infantum. Ainsi, les récepteurs Dectine-1 et MR interviennent dans l'entrée de Leishmania dans les macrophages et la production d'intermédiaires réactifs de l'oxygène et de médiateurs inflammatoires lipidiques et cytokiniques, tels que le leucotriène B4 (LTB4) et l'interleukine 1beta, qui permettent l'élimination du parasite. Inversement, SIGNR3/DC-SIGN participe à la phagocytose de Leishmania et favorise la prolifération du parasite en inhibant l'activité microbicide des macrophages. Ce travail réalisé sur des souris invalidées pour ces récepteurs lectine a été confirmé dans des macrophages humains et mettent en évidence le rôle divergent de ces lectines de type C et des voies de signalisation qui leur sont associées dans la pathogenèse de la leishmaniose viscérale. Ce travail démontre l'importance de l'axe lectines/LTB4/LXA4 dans le contrôle de la production de médiateurs inflammatoires responsables de l'élimination des parasites, axe qui constitue donc une cible de premier ordre pour le traitement et la prévention de la leishmaniose viscérale. Ainsi, la modulation de ces facteurs cellulaires et moléculaires pourrait permettre d'orienter l'interaction Leishmania-macrophage pour le bénéfice du patient. Ce travail est publié dans Immunity, 2013, May 23;38(5):1038-49. Doi: 10. 1016/j. Immuni. 2013. 04. 010.

Macrophages are key cells of the innate immune response and have phenotypic and functional plasticity which allows them to adapt to their microenvironment. Among these signals, the inflammatory and metabolic states, as well as the pathogenic agents, will influence the macrophage polarization. In this work, we focused on two environmental factors (i) the type 2 diabetes, characterized by a low grade inflammation and an increased susceptibility to fungal infections (ii) a parasitic infection, the visceral leishmaniasis. We have shown that a high fat diet induced-insulin resistance promoted an inflammatory M2b polarization of macrophages associated with an increased susceptibility to gastrointestinal candidiasis. We then demonstrated that ligands of the nuclear receptor PPARgamma shift the M2b polarization toward M2a phenotype, effective to eliminate Candida albicans. This macrophage polarization is characterized by the overexpression of Dectin-1 and Mannose (MR), two membrane macrophage C-type lectin receptors involved in the yeast internalization and in the production of reactive oxygen intermediates (ROS). This work is published in PLoS One, 2010, September 20, 5 (9): e12828. Doi: 10. 1371/journal. Pone. 0012828. Thus, the study of the signaling pathways leading to PPAR? activation could be of therapeutic interest during fungal infections. Therefore, we focused on the LRH-1 nuclear receptor, known to regulate the expression of enzymes involved in the synthesis of potential PPARgamma ligands. Here, we demonstrated for the first time the involvement of LRH-1 in the M2 macrophage polarization. Indeed, LRH-1 is implicated in the production of PPARgamma endogenous ligands and hence in its activation. We also showed that mice deficient for LRH-1 specifically in macrophages exhibit increased susceptibility to Candida albicans infection, associated with altered M2 polarization related-candidacidal functions. These results suggest that LRH-1 could be a novel therapeutic target in the treatment of fungal infections, promoting M2 polarization favorable for the host. This work is currently under submission. In the second part of this work, we studied the influence of visceral leishmaniasis on the macrophage polarization. Interestingly, we report that the macrophage response in vivo against Leishmania infantum is characterized by a M2b-like phenotype displaying a C-type lectin receptors signature composed of Dectin-1, MR and the DC-SIGN homologue SIGNR3. We also demonstrated that these receptors influenced the outcome of L. Infantum infection. Indeed, Dectin-1 and MR are involved in the L. Infantum internalization by macrophages and in the production of ROS, inflammatory bioactive lipids, and cytokines such as leukotriene B4 (LTB4) and interleukin 1beta, which enable parasite elimination. By contrast, SIGNR3/DC-SIGN favors parasite resilience through inhibition of the microbicidal functions of macrophages. Confirmation of these results in primary human macrophages highlights the divergent role for these C-type lectin receptors to the pathogenesis of Leishmania infantum. This work demonstrates the importance of lectins/LTB4/LXA4 axis in the control of the inflammatory mediator's production responsible for parasite elimination. Our findings suggest that effective modulation of these cellular and molecular factors might shift the Leishmania-macrophage interaction for the benefit of the patient. This work is published in Immunity, 2013, May 23;38(5):1038-49. Doi: 10. 1016/j. Immuni. 2013. 04. 010.