Apport du modèle drosophile dans la compréhension des effets pathologiques d'allèles codant HLA-B27, le facteur de susceptibilité aux spondylarthrites.

Contribution of the Drosophila model in the understanding of pathological effects of HLA-B27 alleles, encoding the spondyloarthritis susceptibility factor

• Auteur / Autrice : Emma Le guyader
• Direction : Isabelle Guenal
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Génétique et Biologie Cellulaire
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)

Mots clés

Mots clés libres

Hla-b27

Spondyloarthites

Drosophila Melanogaster

Immunitée intestinale

Bmp

Infection orale

Hla-b27

Spondyloarthitis

Drosophila Melanogaster

Intestinal immunity

Bmp

Oral infection

Résumé

Le développement des spondylarthrites, maladies inflammatoires des articulations est lié en partie à des facteurs génétiques (présence d'allèle HLA-B27 qui code une chaine lourde du CMH-I) et en partie à l'environnement. Le microbiote intestinal jouerait notamment un rôle important dans la pathologie. Un appauvrissement du microbiote et une dysbiose intestinale ont été observés chez les personnes porteur d'un allèle HLA-B27 qu'elles soient ou non malades. Malgré 50 ans de recherche, les mécanismes par lesquels certains allèles HLA-B27 constituent un facteur majeur de prédisposition aux spondylarthrites ne sont toujours pas compris. Nous avons entrepris d'utiliser le modèle de la drosophile, exempt d'immunité acquise, afin de mettre en évidence les effets non canoniques de ces allèles. Dans un article publié en 2019, nous avons mis en évidence, en utilisant le modèle de la drosophile, que HLA-B*2705 induit une dérégulation de la signalisation de la voie BMP (Bone Morphogenetic proteins). Cette dérégulation passerait au moins par une interaction entre HLA-B*2705 et le récepteur de type I Saxophone (Sax). Nous avons également montré une interaction de HLA-B27* avec ALK2 l'orthologue humain de SAX dans des lymphocytes HLA-B*27+ issus de patients, ce qui ouvre des perspectives très importantes pour la compréhension de la maladie. La signalisation BMP intervient chez l'Homme mais aussi chez la drosophile dans des processus fondamentaux et variés tels que la modulation de la prolifération des cellules immunitaires ou encore dans l'homéostasie intestinale. Compte-tenu des caractéristiques de la pathologie rappelé précédemment, la perturbation de la voie BMP par HLA-B27 pourrait donc avoir des conséquences sur l'immunité intestinale. Les objectifs de la thèse seront d'étudier les modifications induites spécifiquement par HLA-B*2705 (versus HLA-B*0702 non associé à la pathologie) sur la réponse intestinale à une infection orale et d'identifier des acteurs moléculaires impliqués. Nos résultats préliminaires montrent que les drosophiles exprimant HLA-B*2705 dans les cellules souches intestinales, meurent plus précocement et cette létalité semble être corrélée à une augmentation du renouvellement de l'épithélium intestinal. Nous évaluerons d'une part si HLA-B*2705 induit une dérégulation de la prolifération des cellules souches intestinales et si les entérocytes présentent une expression différente des gènes codant les peptides anti-microbiens. En parallèle, nous chercherons à identifier les acteurs moléculaires qui pourraient être dérégulés par HLA-B*2705. Pour compléter ce travail, nous souhaitons aussi étudier si HLA-B*2705 pourrait affecter l'homéostasie intestinale de manière non autonome cellulaire en perturbant le dialogue que ces cellules immunitaires établissent avec les cellules souches. Par ailleurs, nous rechercherons si l'expression de HLA-B*2705 chez la drosophile, dans cet organisme dénué d'immunité adaptative, induit également une modification de la composition du microbiote comme cela est observé dans les modèles mammifères et chez les patients. Enfin, dans le but de mieux comprendre les pathologies des SPA, En collaboration avec le professeur Breban, nous projetons de tester l'implication des acteurs des voies de signalisation identifiés chez la drosophile dans des organoïdes intestinaux de patients établis par son équipe ou dans les cellules immunitaires de rats transgéniques HLA-B27 également étudiés dans son équipe.

The development of spondyloarthritis, an inflammatory disease of the joints, is partly linked to genetic factors (the presence of HLA-B27 allele, which encodes a heavy chain of MHC-I) and partly to the environment. In particular, the intestinal microbiota would play an important role in the pathology. Depletion of the microbiota and intestinal dysbiosis have been observed in people carrying an HLA-B27 allele whether they are sick or not. Despite 50 years of research, the mechanisms by which specific HLA-B27 alleles constitute a major predisposing factor for spondyloarthritis are still not understood. We use the Drosophila model, devoid of adaptative immunity, to highlight these alleles' non-canonical effects. In an article published in 2019, we demonstrated, using the Drosophila model, that HLA-B*2705 induces a deregulation of the BMP (Bone Morphogenetic proteins) signaling pathway. This deregulation would at least involve an interaction between HLA-B*2705 and the type I Saxophone (Sax) receptor. We have also shown an interaction of HLA-B27* with ALK2, the human orthologue of SAX in HLA-B*27+ lymphocytes from patients, which opens very important perspectives for understanding the disease. BMP signaling is involved in humans and Drosophila in fundamental and varied processes such as the modulation of immune cell proliferation or intestinal homeostasis. Given the characteristics of the pathology mentioned above, disruption of the BMP pathway by HLA-B27 could have consequences on intestinal immunity. The objectives of the thesis will be to study the modifications induced specifically by HLA-B*2705 (versus HLA-B*0702, which is not associated with the pathology) on the intestinal response to an oral infection and to identify the molecular actors involved. Our preliminary results show that fruit flies expressing HLA-B*2705 in intestinal stem cells die earlier. This lethality seems to correlate with an increase in the renewal of the intestinal epithelium. We will evaluate if HLA-B*2705 induces a dysregulation of the proliferation of intestinal stem cells and if the enterocytes present a different expression of genes encoding anti-microbial peptides. In parallel, we will seek to identify the molecular actors that could be deregulated by HLA-B*2705. To complete this work, we also want to study whether HLA-B*2705 could affect intestinal homeostasis in a non-cell autonomous way, by disrupting the dialogue between immune cells and gut stem cells. In addition, we will investigate whether the expression of HLA-B*2705 in Drosophila, devoid of adaptive immunity, also induces a modification in the composition of the microbiota, as observed in mammalian models and in patients. Finally, in order to better understand the impact of these deregulations on spondyloarthritis, we plan to test with Professor Maxime Breban the involvement of the molecular actors identified in Drosophila on intestinal organoids established from patients by his team, or on immune cells from HLA-B27 transgenic rats also studied in his team.