Rôle du facteur de croissance transformant (TGF-β2) dans la virulence des macrophages infectés par Theileria annulata

Role of transforming growth factor (TGF-β2) in regulating virulence of Theileria annulata-infected macrophages

• Auteur / Autrice : Malak Haidar
• Direction : Jean Dupouy-Camet, Gordon Langsley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Parasitologie
• Date : Soutenance le 30/10/2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Batteux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Dupouy-Camet, Gordon Langsley, Frédéric Batteux, Mohamed-Ali Hakimi, Grégoire Vandecasteele, Ivan Morrison, Shailja Singh
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed-Ali Hakimi, Grégoire Vandecasteele

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chez les animaux

Leucémie

Theileria

Facteurs de croissance transformants bêta

Mots clés libres

Theileria

TGF-β2

PKA

BAD

HK2

Résumé

Les parasites Theileria (Theileria. annulata and T. parva) sont des protozoaires intracellulaires qui font partie du phylum des Apicomplexa. Theileria infecte les leucocytes bovins et les transforment en cellules cancéreuses, induisant un genre de leucémie chez le bovin et conduisant à la mort de l’animal. Les cellules infectées par Theileria démontrent certaines caractéristiques de cellules cancéreuses telles qu’une importante capacité d’invasion et de migration cellulaire. Cependant, le traitement de cellules infectées avec une drogue Theiléricide spécifique (buparvaquone) permet l'élimination du parasite et la réversion du phénotype transformé. De plus, la virulence peut être atténuée par passages répétés sur culture cellulaire. La similitude entre les cellules transformées par Theileria et la leucémie humaine fait de Theileria un modèle très important permettant l’étude des mécanismes cellulaires induits par le parasite au cours de la transformation de la cellule hôte. Mon laboratoire d’accueil a publié une augmentation significative de TGF-β2 dans les cellules virulentes et a constaté que parmi les 1158 cibles de TGF-β, 68 gènes ont été reconnus d'avoir modifié leurs niveaux de transcription concomitante avec l'atténuation. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les voies de signalisations impliquées dans la régulation de l’adhésion et l’invasion des cellules infectées par Theileria. Nous nous sommes particulièrement intéressés à l’étude de la voie de signalisation TGF-β2 et ses effecteurs. Nos résultats montrent que l’activation de la voie de signalisation de TGF-β2 par Theileria entraîne une augmentation de l’invasion et de l’adhérence des cellules transformées par deux mécanismes différents, soit en activant la voie de signalisation PGE2/EP4/cAMP/PKA/EPAC/CREB, soit en stimulant la voie GRB2/PI3-K/AP-1. Les macrophages atténués infectés par Theileria sont plus stressés oxydativement ce qui diminue leur adhérence et leur invasion cellulaire. Ceci nous a amené à étudier en collaboration avec un autre doctorant (Mehdi Metheni) le rôle de TGF-β2 dans la régulation du stress oxydatif dans les macrophages infectés par Theileria. Nos données montrent que les niveaux élevés de TGF-β2 stimule l’expression de la catalase, une enzyme anti-oxydante qui convertit le H2O2 en H2O et la baisse de H2O2 favorise la virulence en augmentant l’invasion et l’adhésion des cellules infectées par Theileria (résultats supplémentaires). De plus, nous avons examiné le statut de stress oxydatif et le type de glycolyse utilisé par les cellules infectées par Theileria. Les cellules transformées par Theileria agissent comme des cellules cancéreuses, elles consomment énormément de glucose. La protéine BAD joue un rôle important dans l’apoptose ainsi que dans la voie de glycolyse. Son activité est régulée par phosphorylation en réponse à des facteurs de croissance et de survie. BAD peut être phosphorylée par la PKA sur le résidu sérine 155. Durant ma thèse, nous avons examiné le rôle de la phosphorylation de BAD par la PKA dans la régulation du métabolisme cellulaire des macrophages infectés par Theileria. Nos résultats montrent que l’abolition de la phosphorylation de BAD par la PKA dissocie le complexe mitochondrial formé entre BAD et HK2, ce qui induit l’ubiquitynation et la dégradation de HK2 par le protéasome. La baisse de HK2 stimule la voie de phosphorylation oxydative en faveur de l’effet Warburg dans les cellules infectées par Theileria.

Theileria parasites (Theileria. annulata and T. parva) are intracellular protozoa and members of the phylum Apicomplexa. Theileria parasites are the only eukaryotes that possess the property of being able to transform another eukaryote, their leukocyte host cells. Transformed leukocytes show many characteristics of tumour cells such as heightened invasive capacity; however the tumour-like phenotype can be totally reversed upon drug induced parasite death and attenuated by multiple in vitro passages. Such multiple-passaged attenuated lines are used as live vaccines against tropical theileriosis. The similarities in tumour hyper-invasiveness between Theileria-transformed leukcocytes and human lymphomas imply that observations on Theileria-induced leukocyte transformation have the potential to give generally applicable insights into the mechanisms underpinning tumour virulence. My host laboratory described higher TGF-β2 levels in virulent infected macrophages and following microarray analysis of virulent compared to attenuated macrophages found that among the 1158 TGF-β-targets, 68 genes had altered transcript levels concomitant with attenuation. In this study, we investigate the signalling pathways involved in the regulation of cellular adhesion and invasiveness of Theileria-infected cells. We were especially interested in the study of TGF-β2 signalling in Theileria-transformed virulent versus attenuated macrophages. My results indicate that following Theileria infection of macrophages, the TGF-β2 signalling pathway is activated and induces an increase in adhesion of virulent transformed macrophages through two different mechanisms: either by activating a PGE2 / EP4 / cAMP / PKA / EPAC / CREB signaling pathway, or by stimulating a GRB2 / PI3-K / AP-1 pathway. As attenuated macrophages display heightened oxidative stress, which underpins their loss of adhesion and invasiveness, in collaboration with another PhD student (Mehdi Metheni) we investigated the role of TGF-β2 in the regulation of the oxidative stress status of Theileria-infected macrophages. Our data show that high levels of TGF-β2 increase the expression of catalase, an anti-oxidant enzyme that converts H2O2 into H2O and the drop in H2O2 output results in regain of the virulence trait heightened adhesion of Theileria-transformed macrophages to fibronectin. Theileria-transformed macrophages display many features of cancer cells such as their consumption of larger quantities of glucose. The BCL-2 family protein BAD has an alternative function in glucose metabolism separate from its role in apoptosis. The activity of BAD is regulated by phosphorylation in response to growth/survival factors. BAD can be phosphorylated on Ser155 by PKA. So during my thesis studies I examined the role of PKA mediated phosphorylation of BAD in the regulation of the cellular metabolism of Theileria-transformed macrophages. My results showed that ablation of BAD S155 phosphorylation dissociates the mitochondrial complex of BAD and HK2 and cytosolic HK2 becomes ubiquitinated and degraded by the proteasome. Loss of HK2 switches the metabolism of Theileria-transformed leukocytes from Warburg-like to OXPHOS-like glycolysis.