Caractérisation et ciblage de la protéinase 3 du neutrophile, l'auto-antigène de la polyangéite granulomateuse

Characterization and targeting of neutrophil proteinase 3, granulomatosis with polyangiitis autoantigen

• Auteur / Autrice : Koffi N'guessan
• Direction : Brice Korkmaz, Séry Romuald Dasse
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 15/01/2020
• Etablissement(s) : Tours en cotutelle avec Université Félix Houphouët-Boigny
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Etudes des Pathologies Respiratoires (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Hortense Faye-kette
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brice Korkmaz, Séry Romuald Dasse, Adam Lesner, Cyrille Hoarau, Gnomblesson Georges Tiahou, Moez Rhimi, Gnangoran Victor Yao
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Moez Rhimi, Gnangoran Victor Yao

Mots clés

Mots clés libres

Protéinase 3

Alpha-2 macroglobuline

Polyangéite granulomateuse

Neutrophiles

Cathepsine C

Syndrome de Papillon-Lefèvre

Proteinase 3

Alpha-2 macroglobulin

Granulomatis with polyangiitis

Neutrophils

Cathepsin C

Papillon-Lefèvre Syndrome

Résumé

La protéinase 3 (PR3) du neutrophile est une protéase à sérine synthétisée sous forme de zymogène et maturée sous l'action de la cathepsine C (CatC) pendant la maturation cellulaire au niveau de la moelle osseuse. La PR3 est impliquée dans la régulation des processus inflammatoires ainsi que dans l'activité antimicrobienne médiée par les neutrophiles. Elle a été identifiée comme l'auto-antigène majeur de la polyangéite granulomateuse (GPA), une vascularite systémique auto-immune. Cette protéase présente des propriétés particulières qui suscitent un intérêt croissant pour la thérapie spécifique de la GPA. Une mauvaise inhibition de la PR3 par les inhibiteurs physiologiques incluant l'alpha-1 protéinase inhibiteur (α1-PI) a été suspectée dans la physiopathologie de cette maladie. Le but de ce travail de thèse était dans un premier temps d'étudier l'interaction de la PR3 et de l'alpha-2 macroglobuline (α2-M), un autre inhibiteur plasmatique, et dans un second temps d'évaluer l'inhibition pharmacologique de la catC sur l'activation de la PR3 dans des cellules souches différenciées en neutrophiles. Le site de clivage de la PR3 identifié par peptidomimétique dans un peptide synthétique dérivé de la boucle inhibitrice de l'α2-M a révélé un site de clivage non préférentiel pour la PR3. Les analyses enzymatiques et moléculaires par modélisation ont démontré que les résidus chargés du site catalytique de la PR3 empêchaient un clivage rapide de l'α2-M par la PR3, ralentissant ainsi son inhibition. L'α2-M a été identifiée comme étant un mauvais inhibiteur de la PR3 avec une constante d'association estimée proche de celle de l'α1-PI (~100000 M-1s-1). Le traitement des cellules souches hématopoïétiques CD34+ humaines par un inhibiteur de type nitrile de la CatC pendant la différenciation neutrophilique a résulté en une inhibition et une élimination presque complète de la PR3, comme dans les cellules des patients déficitaires en CatC. Ce travail de thèse montre que la PR3 est une protéinase mal contrôlée par les inhibiteurs physiologiques et que dans une optique de thérapie anti-inflammatoire de la GPA, il est envisageable de l'éliminer en ciblant la CatC.

Neutrophil proteinase 3 (PR3) is a serine proteinase synthesized as a zymogen and matured by cathepsin C (CatC) during cell maturation in the bone marrow. PR3 is involved in the regulation of inflammatory processes as well as in antimicrobial activity mediated by neutrophils. It has been identified as the major auto-antigen of granulomatosis with polyangiitis (GPA), an autoimmune systemic vasculitis. Because of its particular properties, this proteinase is of interest for specific therapy of GPA. Poor inhibition of PR3 by physiological inhibitors including alpha-1 proteinase inhibitor (α1-PI) has been suspected in pathophysiology of this disease. The aim of this thesis was to study interaction of PR3 and alpha-2 macroglobulin (α2-M), an other plasma inhibitor, and then to evaluate pharmacological inhibition of CatC on activation of PR3 in stem cells differentiated to neutrophils. The cleavage site of PR3 identified by peptidomimicking in a synthetic peptide derived from α2-M inhibitory loop revealed a non-preferential cleavage site for PR3. Enzymatic and molecular analyzes by modelization demonstrated that charged residues of the catalytic site of PR3 prevented rapid cleavage of α2-M by PR3, thus slowing down its inhibition. α2-M was identified as a poor inhibitor of PR3 with an estimated association constant close to that of α1-PI (~ 100000 M-1s-1). Treatment of human hematopoietic stem cells CD34+ with a CatC nitrile inhibitor during neutrophil differentiation resulted in almost complete inhibition and elimination of PR3, as in the cells of patients with CatC deficiency. This thesis shows that PR3 is weekly inhibited by endogenous inhibitors and in a view to anti-inflammatory therapy of GPA, it is possible to eliminate PR3 by CatC targeting.