Rôle de l'immunité humorale contre Aspergillus fumigatus

Role of humoral immunity against Aspergillus fumigatus

• Auteur / Autrice : Sarah Dellière
• Direction : Vishukumar Aimanianda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 28/09/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Mycologie moléculaire (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Structure de recherche : Institut Pasteur. Département de Mycologie (2014-….)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Silar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Botterel-Chartier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Desoubeaux, Teresa Zelante

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunité humorale

Interactions hôte-agent pathogène

Aspergillus fumigatus

Mots clés libres

Aspergillus fumigatus

Interaction hôte-pathogène

Immunité humorale

Pentraxin-3

Protéine du surfactant D

Aspergillus fumigatus

Host-fungal interaction

Humoral immunity

Pentraxin-3

Surfactant protein D

Résumé

Aspergillus fumigatus, un champignon pathogène aéroporté, est responsable de diverses affections allergiques, ainsi que d'infections invasives et chroniques chez les patients souffrant de troubles immunitaires et/ou de dysfonctionnements pulmonaires sous-jacents. Les taux de morbidité et de mortalité associés à l'aspergillose, l'infection causée par A. fumigatus, restent élevés, en partie à cause des connaissances limitées sur l'immunobiologie de ce champignon. L'immunité innée joue un rôle essentiel dans la réponse anti-Aspergillus, englobant à la fois des composantes cellulaires et humorales. Si la réponse du système immunitaire cellulaire à A. fumigatus a été largement étudiée, le rôle du système immunitaire humoral reste insuffisamment exploré. Une meilleure compréhension des composants humoraux spécifiques du poumon impliqués dans ce processus pourrait contribuer au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et à l'identification de marqueurs humoraux potentiels de l'hôte pour l'aspergillose. Nous avons entrepris une analyse protéomique comparative du liquide de lavage broncho-alvéolaire de personnes infectées ou colonisées par A. fumigatus (Asp+) par rapport à des témoins, afin d'identifier les composants humoraux alvéolaires affectés lors de l'aspergillose. Parmi les principaux composants immunitaires identifiés, la protéine du surfactant D (SP-D) et C1q étaient absents du LBA Asp+ et la pentraxine-3 (PTX3) augmentait de manière significative. Nous avons cherché à élucider la signification biologique et les caractéristiques de leur interaction avec A. fumigatus. SP-D est un composant humoral majeur dans les alvéoles pulmonaires humaines et est connu pour reconnaître les conidies et les hyphes d'A. fumigatus, induisant l'expression de cytokines pro-inflammatoires protectrices dans les cellules phagocytaires. Nous démontrons que SP-D exerce une activité fongistatique directe en limitant la croissance des hyphes associée à une modification de la paroi cellulaire et à une sensibilité accrue au voriconazole. Une analyse transcriptomique des gènes fongiques régulés à la hausse ou à la baisse pendant l'interaction SP-D-Aspergillus a montré que la biosynthèse de nombreux métabolites secondaires et les voies d'absorption du fer étaient régulées à la baisse, tandis que le gène de biosynthèse de la gliotoxine augmentait de manière importante. C1q est une protéine du complément qui joue un rôle central dans la voie classique du complément en se liant indirectement aux agents pathogènes par l'intermédiaire des immunoglobulines. Nous montrons ici que sa nature de collectine permet une liaison directe avec A. fumigatus et nous identifions un mécanisme de défense des conidies impliqué dans la dégradation de C1q. Enfin, PTX3 est sécrétée par les phagocytes et les cellules non immunes sur les sites d'inflammation et il a été signalé qu'il jouait un rôle non redondant dans la réponse immunitaire contre A. fumigatus, mais sa compréhension reste incomplète. Nous identifions une interaction entre PTX3 et certains médiateurs solubles humoraux (C1q, SP-D et C3b) responsable d'une réduction de la réponse pro-inflammatoire. Bien qu'une réponse inflammatoire soit nécessaire pour lutter contre les infections fongiques, les lésions tissulaires associées à une inflammation accrue peuvent être délétères et faciliter l'infection par A. fumigatus. Dans l'ensemble, nous avons identifié et étudié trois acteurs majeurs de l'immunité humorale contre A. fumigatus qui ouvrent la voie à de nouvelles stratégies de diagnostic incluant des marqueurs de l'hôte et une potentielle immunothérapie adjuvante pour lutter contre l'aspergillose.

Aspergillus fumigatus, an airborne fungal pathogen, is responsible for various allergic conditions, as well as invasive and chronic infections in patients with immune disorders and/or underlying pulmonary dysfunctions. The morbidity and mortality rates associated with aspergillosis, the infection caused by A. fumigatus, remain high, partly due to limited knowledge regarding the immunobiology of this fungus. Innate immunity plays a critical role in the anti-Aspergillus response, encompassing both cellular and humoral components. While the cellular immune system's response to A. fumigatus has been extensively studied, the role of the humoral immune system in combatting this fungus remains insufficiently explored. Enhancing our understanding of the lung-specific humoral components implicated in this process could contribute to the development of new therapeutic strategies and the identification of potential host humoral markers for aspergillosis. We undertook a comparative proteomic analysis of the bronchoalveolar lavage fluid from individuals infected or colonized with A. fumigatus (Asp+) versus controls, to identify alveolar humoral components affected upon A. fumigatus infection. Among the major immune components identified, were surfactant protein D (SP-D) and C1q missing from Asp+ BALF and pentraxin-3 (PTX3) significantly increase, for which we aimed at unravelling the biological significance and characteristics of their interaction with A. fumigatus. SP-D is a major humoral component in human lung-alveoli and known to recognize A. fumigatus conidia and hyphae inducing the expression of protective pro-inflammatory cytokines in the phagocytic cells. We demonstrate that SP-D exerts direct fungistatic activity by restricting hyphal growth associated to cell wall modification and increased susceptibility to voriconazole. A transcriptomic analysis of fungal genes up- and down-regulated during SP-D-Aspergillus interaction shown many secondary metabolites biosynthesis and iron-uptake being down regulated while the gliotoxin biosynthesis gene was importantly increased. C1q is a complement protein central to the classical complement pathway by indirectly binding to pathogens through pathogens. We show here that its collectin-like nature allows a direct binding to A. fumigatus but identify a conidial defense mechanism involved in C1q degradation. Finally, PTX3 is secreted by phagocytes and non-immune cells at sites of inflammation and has been reported to have a non-redundant role in the immune response against A. fumigatus yet remained incompletely understood. We identify a crosstalk between PTX3 and humoral pattern-recognition receptors (i.e. C1q, SP-D and C3b) responsible for a reduction of pro-inflammatory response. Although an inflammatory response is necessary to fight against fungal infections, the tissue damage associated with enhanced inflammation can be deleterious and facilitate A. fumigatus infection. Overall, we have identified and studies three major players of humoral immunity against A. fumigatus that are paving the way to new diagnostic strategies including host markers and potential adjunctive immunotherapy to fight against aspergillosis.