Les récepteurs GABA A périphériques et leurs ligands dans le dialogue cancer-immunité-microbiote

Peripheral GABA A receptors and their ligands in the cancer-immunity-microbiota crosstalk

• Auteur / Autrice : Enfu Xue
• Direction : Guido Kroemer, Oliver Kepp
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Cancer
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche des Cordeliers
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté de médecine

Mots clés

Mots clés libres

Microbiote

Cancer

Immunosurveillance

Cancer

Immunosurveillance

Microbiota

Résumé

Le récepteur A de l'acide γ-aminobutyrique (GABA) (GABAAR) est un récepteur ionotrope. Il n'est pas seulement actif dans le système nerveux central en tant que récepteur du transmetteur inhibiteur le plus important, le GABA, mais il est également présent sur plusieurs types de cellules périphériques. GABAAR est un un hétéro-pentamère composé de 2 chaînes alpha, 2 beta et 1 gamma pour lesquelles différentes isoformes existent. Nous avons accumulé des données indiquant que les ligands des récepteurs GABA favorisent la carcinogenèse. Cela s'applique aux facteurs suivants : ACBP/DBI : La protéine de liaison de l'acyl coenzyme A, codée par le gène inhibiteur de liaison du diazépam (ACBP/DBI) inhibe l'autophagie. Chez l'homme, les concentrations plasmatiques d'ACBP/DBI augmentent avec l'âge. Sur la base de la connaissance que l'autophagie a de vastes effets suppresseurs de tumeurs (et des données supplémentaires non publiées), nous pensons que l'ACBP/DBI peut stimuler l'oncogenèse, probablement par un effet indirect, à savoir la subversion de l'immunosurveillance. GABA : Chez les souris porteuses d'un cancer du poumon non à petites cellules orthotopique, nous avons constaté une augmentation des niveaux intestinaux de GABA et qu'une supplémentation orale en GABA pourrait accélérer le développement du cancer bronchique et renverser l'immunosurveillance. Aussi bien chez l'humain que chez la souris, le cancer bronchique chez la souris est couplé à l'épuisement des commensaux intestinaux qui dégradent le GABA. L'ACBP/DBI agit comme un modulateur allostérique positif du GABAAR contenant la sous-unité gamma2, ce qui signifie qu'il devrait être inactif en l'absence de GABA, mais renforcer l'activité du GABA sur le GABAAR. Nous émettons l'hypothèse que ces récepteurs peuvent fournir le lien pour expliquer le double effet pro-oncogène de l'ACBP/DBI et du GABA. Nous étudierons les problèmes suivants : Tâche 1 : expression périphérique des sous-unités GBAAR dans différents types de cellules. Pour comprendre les effets du GABA et de l'ACBP/DBI sur la périphérie, y compris le système immunitaire, il sera important de comprendre quelles cellules expriment la sous-unité gamma2 du GABAAR. De plus, l'expression d'autres sous-unités GABAAR sera évaluée. L'objectif de cette approche est de créer un « atlas » des sous-unités GABAAR en dehors du SNC. Tâche 2 : Actions individuelles et synergiques de l'ACBP/DBI et du GABA intestinal. Nous avons développé plusieurs méthodes pour inhiber l'ACBP/DBI (inactivation du tamoxifène ou neutralisation médiée par des anticorps monoclonaux) et pour améliorer l'ACBP/DBI (expression transgénique d'un système chimico-génétique permettant de libérer l'ACBP/DBI à partir d'hépatocytes ou de pompes osmotiques libérant des protéine ACBP/DBI). De même, nous avons développé des méthodes pour augmenter le GABA intestinal (par supplémentation orale de GABA) ou pour réduire le GABA intestinal (par gavage de bactéries catabolisant le GABA). Nous déterminerons les effets de telles manipulations sur la carcinogenèse pulmonaire induite chimiquement, génétiquement ou par transplantation orthotopique, en l'absence ou en présence d'une chimiothérapie immunogène et d'un blocage des points de contrôle immunitaires. Tâche 3 : Caractérisation des souris mutantes Gabrg2F77I. La mutation ponctuelle de F77I dans GABRG2 (la sous-unité gamma2 de GABAAR) abolit la liaison de l'ACBP/DBI au récepteur. Nous comparerons des souris mutantes de type sauvage (WT), hétérozygotes (Gabrg2WT/F77I) et mutantes homozygotes (Gabrg2F77I/F77I) par rapport à des modèles transplantables, carcinogènes ou génétiques de NSCLC dans le cadre de divers traitements (chimiothérapie, immunothérapie), seul ou dans le cadre d'une supplémentation en GABA de la déplétion en GABA. Cette approche informera sur l'existence d'une synergie fonctionnelle entre l'ACBP/DBI et le GABA en ce qui concerne la cancérogenèse pulmonaire et l'immunosurveillance.

The γ-aminobutyric acid (GABA) A receptor (GABAAR) is an ionotropic receptor and ligand-gated chloride channel. It is not only active in the central nervous system as a receptor for the most important inhibitor transmitter, GABA, but is also present on multiple peripheral cell types. GABAAR in a hetero-pentamer composed by 2 alpha, 2 beta and 1 gamma chain for which different isoforms exist. We have accumulated preliminary data indicating that ligands of GABA receptors mediate potentially cancer-relevant effects in a variety of systems. This applies to the following factors: ACBP/DBI: Acyl coenzyme A binding protein, encoded by the gene diazepam binding inhibitor (ACBP/DBI) inhibits autophagy. In humans, ACBP/DBI plasma concentrations increase with age. Based on the knowledge that autophagy has vast tumor-suppressive effects (and additional unpublished data), we believe that ACBP/DBI can stimulate oncogenesis, likely through an indirect effect, namely the subversion of immunosurveillance. GABA: In mice bearing orthotopic non-small cell lung cancer, we found an increase in intestinal levels of gamma-aminobutyric acid (GABA) levels and that oral supplementation with GABA could accelerate NSCLC development and subvert immunosurveillance against NSCLC. NSCLC in mice is coupled to the depletion of gut commensals that degrade GABA. We have obtained a large body of intriguing additional data that allow us for formulate the hypothesis that human cancer (and in particular NSCLC) is linked to an increase in GABA-ergic signaling. ACBP/DBI acts as a positive allosteric modulator of GABAAR containing the gamma2 subunit, meaning that it should be inactive in the absence of GABA, but enhance the activity of GABA on GABAAR. We hypothesize that such receptors may provide the nexus to explain the dual pro-oncogenic effect of ACBP/DBI and GABA. We will investigate the following problems: Task 1: Peripheral expression of GBAAR subunits in different cell types. To understand the effects of GABA and ACBP/DBI on the periphery including the immune system, it will be important to understand which cells express the gamma2 subunit of GABAAR. In addition, the expression of other GABAAR subunits will be assessed. The objective of this approach is to create an “atlas” of GABAAR subunits outside of the CNS. Task 2: Individual and synergistic actions of ACBP/DBI and intestinal GABA. We have developed several methods to inhibit ACBP/DBI (tamoxifen-inducible knockout or monoclonal antibody-mediated neutralization) and to enhance ACBP/DBI (transgenic expression of a chemical-genetic system allowing to release ACBP/DBI from hepatocytes or osmotic pumps releasing recombinant ACBP/DBI protein). Similarly, we have developed methods to enhance intestinal GABA (by oral supplementation of GABA) or to reduce intestinal GABA (by gavage of GABA-catabolizing bacteria). We will determine the effects of such manipulations on lung carcinogenesis that is induced chemically, genetically or by orthotopic transplantation, in the absence or presence of immunogenic chemotherapy and immune checkpoint blockade. Task 3: Characterization of Gabrg2F77I mutant mice. The point mutation of F77I in GABRG2 (the gamma2 subunit of GABAAR) abolishes the binding of ACBP/DBI to the receptor. We will compare wild type and Gabrg2F77I mutant mice with respect to transplantable, carcinogen-induced or genetic models of NSCLC in the context of various treatments (chemotherapy, immunotherapy), alone or in the context of GABA supplementation of GABA depletion. This approach will inform on the existence of a functional crosstalk between ACBP/DBI and GABA with respect to lung carcinogenesis and immunosurveillance.