Rôle d'un axe dépendant des glucocorticoïdes dans le contrôle la migration des cellules dendritiques : mécanismes impliqués et conséquences physiopathologiques

Role of a glucocorticoid-dependent axis in the control of dendritic cell migration: mechanisms involved and pathophysiological consequences

• Auteur / Autrice : Molène Docq
• Direction : Géraldine Schlecht-louf
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Inflammation, Microbiome, Immunosurveillance
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de pharmacie (Orsay, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Hosmalin, Bénédicte Manoury, Fatah Ouaaz, Julie Helft, Bernard Maillere
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Hosmalin, Bénédicte Manoury

Mots clés

Mots clés libres

Cellules dendritiques

Migration

Gilz

Calcium

Cxcr4

Dendritic cells

Migration

Gilz

Calcium

Cxcr4

Résumé

Les cellules dendritiques (DC) sont les sentinelles de notre système immunitaire qui assurent le lien entre immunités innée et adaptative. Les DC immatures patrouillent au sein des tissus périphériques pour collecter les antigènes et d'éventuels signaux de danger, alternant entre des phases de capture antigénique par macropinocytose et de migration. Après un certain temps ou en réponse à la détection d'un signal de danger, les DC s'activent et arrêtent la macropinocytose pour migrer rapidement aux ganglions lymphatiques (GL), guidées par les gradients de chimiokines CXCL12 et CCL21. Une fois dans les GL, les DC matures présentent aux lymphocytes T les peptides issus des antigènes collectés, induisant leur activation, leur anergie ou leur différenciation en lymphocyte T régulateur, selon le contexte. Ainsi, les DC jouent un rôle clé dans l'équilibre entre tolérance et immunité, qui dépend de leur capacité à se déplacer au sein des tissus non lymphoïdes et vers les organes lymphoïdes. Durant ma thèse, j'ai caractérisé les mécanismes contrôlant la migration des DC cutanées et les conséquences physiopathologiques de leur dérégulation. Pour ce faire, je me suis principalement intéressée à une protéine de réponse aux glucocorticoïdes (GC), la Glucocorticoid-induced Leucine-Zipper (GILZ), dont mon équipe avait précédemment montré les effets tolérogènes. Dans un premier temps, j'ai achevé la cartographie des niveaux d'expression de GILZ dans les sous-populations de DC de différents tissus, dont la peau, à l'état basal, lors d'inflammations aigue ou chronique, et du micro-environnement tumoral. Mes résultats montrent l'hétérogénéité des niveaux de GILZ selon la sous-population de DC et le tissu, ainsi que la spécificité de la modulation de ces niveaux selon la sous-population et le tissu en contexte inflammatoire et cancéreux. Dans un second temps, en travaillant sur un modèle murin génétiquement déficient en GILZ dans les DC (CD11c-GILZ-ko), j'ai complété la caractérisation des défauts migratoires associés à l'invalidation de GILZ dans ces cellules et décortiqué les mécanismes moléculaires sous-jacents. Ainsi, j'ai établi que les DC des souris CD11c-GILZ-ko migrent moins depuis la peau vers les GL lors d'une inflammation aigüe, et que cela est associé à leur accumulation dans la peau. Dans des expériences préalables à mon arrivée, mon équipe avait observé que les DC GILZ-ko se déplaçaient moins vite que les DC contrôles et présentaient un défaut de chimiotaxie envers CXCL12 et CCL21. Ces défauts avaient été corrélés à une altération des homéostasie et réponse calciques dans les DC GILZ-ko. J'ai souhaité établir le lien entre défauts de migration et altération de l'homéostasie calcique, et identifier les mécanismes sous-jacents. Ainsi, j'ai observé que les DC GILZ-ko présentent un influx calcique réduit en réponse à CCL21 par rapport à leurs contrôles. J'ai ensuite mis en évidence la moindre localisation du canal calcique ORAI1 à la membrane plasmique des DC GILZ-ko. Pour faire le lien entre GILZ et ORAI1, je me suis intéressé à une kinase induite par les GC, SGK1, connue pour être stabilisée par GILZ d'une part, et pour favoriser l'adressage d'ORAI1 à la membrane plasmique, d'autre part. L'inhibition de cette kinase dans les DC contrôles entraîne un défaut de réponse calcique associé à une altération de la distribution d'ORAI1. Ce processus serait dépendant du mécanisme classique passant par la phosphorylation de NEDD4-2 par SGK1. Pris dans son ensemble, mon travail met en évidence l'importance d'un axe dépendant des GC dans le contrôle de la migration des DC, selon un mécanisme dépendant au moins en partie de la modulation des homéostasie et réponse calciques. Plus généralement, mes résultats suggèrent que l'expression de GILZ dans les DC pourrait contribuer à la modulation circadienne de leur fonction, dont l'importance pour les traitements anti-cancer a été établie.

Dendritic cells (DCs) are the sentinels of our immune system that maintain the link between innate and adaptive immunity. Immature DCs patrol within peripheral tissues to collect antigens and potential danger signals, alternating between phases of antigen capture by macropinocytosis and migration. After some time or upon detection of a danger signal, DCs become activated and stop macropinocytosis to migrate rapidly to the lymph nodes (LNs), guided by the chemokine gradients of CXCL12 and CCL21. Once in the LNs, mature DCs present the peptides derived from the collected antigens to the T cells, inducing their activation, anergy or differentiation into regulatory T cells, depending on the context. Thus, DCs play a crucial role in the balance between tolerance and immunity, which critically depends on their ability to move within non-lymphoid tissues and towards lymphoid organs. During my thesis, I characterized the mechanisms controlling cutaneous DC migration and the pathophysiological consequences of their deregulation. To this end, I focused on a glucocorticoid (GC) response protein, Glucocorticoid-induced Leucine-Zipper (GILZ), whose tolerogenic effects had been previously demonstrated by my team. As a first step, I have completed the mapping of GILZ expression levels in DC subpopulations of different tissues, including the skin, in the steady state, during acute or chronic inflammation, and in the tumor microenvironment. My results show the heterogeneity of GILZ levels depending on the DC subpopulation and the tissue, as well as the specificity of the modulation of these levels according to the subpopulation and the tissue in inflammatory and cancerous contexts. Secondly, working on a mouse model genetically deficient in GILZ in DCs (CD11c-GILZko), I completed the characterization of the migratory defects associated with GILZ invalidation in these cells and unraveled the underlying molecular mechanisms. Thus, I established that DCs from CD11c-GILZko mice migrate less from the skin to the LNs during acute inflammation, which is associated with their accumulation in the skin. In experiments before my arrival, my team observed that GILZko DCs moved slower than control DCs and displayed altered chemotaxis towards CXCL12 and CCL21. These defects correlated with altered calcium homeostasis and response in GILZko DCs. I aimed to establish the link between DC migration defects and altered calcium homeostasis and to identify the underlying mechanisms. Thus, I showed that GILZko DCs exhibit reduced calcium influx in response to CCL21 compared with their controls. I then highlighted the reduced localization of the ORAI1 calcium channel at the plasma membrane of GILZko DCs. To make the link between GILZ and ORAI1, I focused on a GC-induced kinase, SGK1, known to be stabilized by GILZ on the one hand and to promote ORAI1 addressing to the plasma membrane on the other. The inhibition of this kinase in control DCs results in a calcium response defect associated with an altered ORAI1 distribution. This process would depend on the classical mechanism involving SGK1-mediated phosphorylation of NEDD4-2. Taken as a whole, my work highlights the importance of a GC-dependent axis in the control of DC migration, according to a mechanism dependent at least in part on the modulation of calcium homeostasis and response. More generally, my results suggest that GILZ expression in DCs may contribute to the circadian modulation of their function, which has been established as an important factor for anti-cancer therapies.