Régulation et activation non canonique du détecteur de l'immunité innée STING

Non-canonical regulation and activation of the innate immunity sensor STING

• Auteur / Autrice : Melvin Le Bihan
• Direction : Nicolas Manel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunité et infection
• Date : Soutenance le 15/12/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunité et cancer (Paris ; 2009)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Yvan-Charvet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Yvan-Charvet, Jean-Luc Imler, Alice Lepelley, Claire Hivroz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Yvan-Charvet, Jean-Luc Imler

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunité innée

Résistance aux maladies

Vieillissement

Métabolisme

Mots clés libres

Sting

Métabolisme

Sénescence

Immunité innée

Activation non-Canonique

Sting

Metabolisme

Senescence

Innate Immunity

Non canonical activation

Résumé

La voie de signalisation STING impliquée dans l'immunité innée intracellulaire joue un rôle majeur dans le cancer, les défenses antimicrobiennes et les maladies auto-immunes. STING est localisé dans le réticulum endoplasmique et est activé par la liaison aux dinucléotides cycliques (CDN). Les CDN sont des petits seconds messagers produits par les bactéries et par le détecteur d'ADN intracellulaire cGAS. Après la liaison des CDN, STING se déplace vers le Golgi et active une cascade de signalisation conduisant à l'expression d'interférons, de cytokines inflammatoires et à l'activation de l'autophagie. Comment la liaison des CDN et le trafic de STING sont coordonnés pour induire une signalisation en aval reste mal compris. L'objectif de ma thèse a été d'identifier de nouveaux mécanismes et régulateurs de STING pour mieux comprendre son activation. J'ai identifié un mécanisme non- canonique d'induction de l'interféron par STING. En utilisant la génétique, l'imagerie et des inhibiteurs, j'ai montré que cette induction non-canonique est indépendante de la liaison des CDN à STING et de son transport, mais nécessite d'autres régions dans STING. J'ai identifié que cette fonction non canonique requière les facteurs de signalisation classique de STING: TBK1 et IRF3. Cette fonction peut être augmentée par des stimuli induisant la perturbation des lysosomes ou par des fortes doses d'un lipide. En utilisant une approche combinée de spectrométrie de masse et un crible siRNA j'ai identifié plusieurs facteurs candidats impliqués dans cette fonction non canonique. L'étude de ce nouveau mécanisme à également permit de mettre en évidence une autre fonction de STING induisant une localisation spécifique d'un lipide intra-cellulaire. Cette fonction est dépendante des régions de STING requise pour ça fonction non canonique induisant l'interféron. J'ai analysé la pertinence de cette fonction dans des cellules immunitaires. En parallèle, j'ai combiné une approche de spectrométrie de masse avec un crible siRNA pour identifier de nouveaux régulateurs de STING en réponse aux CDN. J'ai validé trois régulateurs ayant un impact sur la capacité de STING à induire l'interféron en réponse aux CDN. Je me suis ensuite focalisé sur un gène candidat. La déplétion de cette protéine entraine une augmentation de la réponse interféron de STING suite à son activation. De plus, cette protéine est déplétée dans les cellules en sénescences de manière dépendante de p53. En conclusion, mes travaux de thèse ont apporté de nouvelles connaissances fondamentales qui permettent de mieux comprendre les mécanismes d'activation de STING dans les contextes de régulation métabolique et de sénescence.

The STING signaling pathway involved in intracellular innate immunity plays a major role in cancer, antimicrobial defenses and autoimmune diseases. STING is localized in the endoplasmic reticulum and is activated by binding to cyclic dinucleotides (CDN). CDNs are small second messengers produced by bacteria and by the intracellular DNA sensor cGAS. After CDN binding, STING moves to the Golgi and activates a signaling cascade leading to the expression of interferons, inflammatory cytokines and the activation of autophagy. How CDN binding and STING trafficking are coordinated to induce downstream signaling remains poorly understood. The goal of my thesis was to identify novel mechanisms and regulators of STING to better understand its activation. I identified a non-canonical mechanism of interferon induction by STING. Using genetics, imaging and inhibitors, I showed that this non-canonical induction is independent of CDN binding to STING and its transport, but requires other regions in STING. I identified that this non-canonical function requires the classical signaling factors of STING: TBK1 and IRF3. This function can be enhanced by stimuli inducing lysosome disruption or by high doses of a lipid. Using a combined mass spectrometry approach and an siRNA screen I identified several candidate factors involved in this non-canonical function. The study of this new mechanism also revealed another function of STING inducing a specific localization of an intra-cellular lipid. This function is dependent on the regions of STING required for this non-canonical interferon-inducing function. I analyzed the relevance of this function in immune cells. In parallel, I combined a mass spectrometry approach with a siRNA screen to identify novel regulators of STING in response to CDNs. I validated three regulators impacting the ability of STING to induce interferon in response to CDNs. I then focused on a candidate gene. Depletion of this protein leads to an increase in the interferon response of STING following its activation. Moreover, this protein is depleted in senescent cells in a p53 dependent manner. In conclusion, my thesis work has provided new fundamental insights into the mechanisms of STING activation in the context of metabolic regulation and senescence.