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Version PDF      Immunité innée et signalisation


  Responsable : Philpott, Dana (philpott@pasteur.fr)


  resume

 

Des études récentes dans le domaine de la détection immunitaire innée de pathogènes ont permis la découverte d'un système de surveillance cytosolique médié par une famille de protéines NBS/LRR (nucleotide-binding site/leucine-rich repeat), qui sont structuralement similaires aux protéines de résistance exprimées chez les plantes. Deux membres de cette famille ont été bien caractérisés: Nod1 et Nod2. Nous avons montré que Nod1 joue un rôle dans la reconnaissance intracellulaire de bactéries gram-négatives dans les cellules épithéliales. Par ailleurs, Nod2 qui est principalement exprimé dans les macrophages, jouerait, comme Nod1, un rôle dans les réponses de défenses contre les infections bactériennes. Ceci est illustré par le fait que des mutations dans Nod2 sont associées à la pathologie inflammatoire de l'intestin, la maladie de Crohn et rendent cette molécule insensible aux stimulations bactériennes. Les études, menées au sein de notre laboratoire, ont pour but l'identification des ligands de ces molécules, la caractérisation des voies de signalisation en aval de l'activation de recepteurs et enfin le rôle de ces protéines au cours d'infections in vitro et in vivo par des pathogènes bactériens.



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Introduction

Les cellules épithéliales bordant les surfaces mucosales constituent la première ligne de défense contre les pathogènes microbiens. Ces cellules présentent la caracteristique d'être en contact permanent avec des bactéries et des produits bactériens. Alors que ces bactéries ou produits bactériens sont normalement pro-inflammatoires pour de nombreuses populations cellulaires (via l'activation des Toll-like Receptors (TLRs) présents à la surface de nombreuses cellules), les cellules épithéliales n'induisent généralement pas de réponse de défense contre les bactéries avec lesquelles elles sont en contact. Ces cellules épithéliales sont pourtant capables d'induire une réponse inflammatoire lorsqu'elles sont infectées par une bactérie pathogène, en induisant l'activation de la voie de signalisation NF-kB et la sécretion de cytokines. Nos résultats ont permis de mettre en évidence qu'un nouveau système de détection des produits bactériens se trouve dans le cytosol des cellules, ce qui en fait un système complémentaire à celui médié par les TLRs à la surface des cellules. Ce système de detection intracellulaire des motifs bactériens est le système Nod, nommé ainsi car les deux premières protéines cytosoliques caractérisées pour leur capacité à détecter des motifs bactériens sont Nod1 et Nod2. En effet, nous avons montré que Nod1 joue un rôle crucial dans l'activation de NF-kB en réponse à l'infection des cellules épithéliales par Shigella flexneri. Nous avons également récemment montré que Nod2 détecte le peptidoglycane dans les macrophages via la reconnaissance d'un motif particulier, spécifique au peptidoglycane, le muramyl dipeptide.

La famille des protéines Nod comprend potentiellement d'autres molecules ayant des similarités avec Nod1 et Nod2 chez les mammifères ( photo 1)). Tout comme une classe de protéines de défense aux pathogènes des plantes, les Nods possèdent un domaine C-terminal de type leucine-rich repeat (LRR) flanqué d'un domaine central de type nucleotide binding site (NBS). De plus Nod1 et Nod2 possèdent en N-terminal un ou deux domaines CARD (pour "caspase activating and recruitment domain") que l'on trouve aussi dans de nombreuses molécules associées à l'apoptose (telles que les Caspases 1 et 9, ou la molécule adaptatrice Apaf-1). L'étude des protéines Nod a reçu récemment une extrème attention, depuis l'identification de Nod2 comme étant le premier gène de susceptibilité à une maladie inflammatoire chronique de l'intestin, la maladie de Crohn. Par ailleurs, une autre maladie inflammatoire, le syndrome de Blau, est aussi associée à des mutations dans le gène Nod2. Ainsi, ces découvertes, associées à nos observations, suggèrent que les Nods représentent une nouvelle famille de protéines détectant les motifs bactériens et jouant un rôle dans les processus inflammatoires.

Ligands bactériens et corécepteurs potentiels pour Nod1 et Nod2. Etudiant : Jérôme Viala. Post-doctorant : Rafika Athman. En collaboration avec Stephen Girardin et Philippe Sansonetti, Pathogénie Microbienne Moléculaire.

Nos travaux initiaux ont montré que l'introduction de produits bactériens dans le cytosol des cellules épithéliales suffisait à activer les récepteurs Nod1 et Nod2 et induire un signal pro-inflammatoire via l'activation de NF-kB. Dès lors, notre objectif est de déterminer les motifs reconnus par Nod1 et Nod2, et d'identifier de possibles corécepteurs pour ces produits bactériens. Nous avons pu démontré que Nod2 est un récepteur universel pour le peptidoglycane grâce à sa reconnaissance du motif minimal commun à l'ensemble des bactéries Gram + et Gram - : le muramyldipeptide (MDP). Nod2 est essentiellement exprimé dans les macrophages qui, à l'inverse des cellules épithéliales, sont capables de détecter le MDP microinjecté dans leur cytosol. De plus, la mutation la plus corrélée à l'existence d'une maladie de Crohn, le frameshift 3020insc, abolit totalement la détection du peptidoglycane et du MDP par Nod2. L'ensemble de ces résultats nous aident, d'une part, à mieux appréhender la pathogénie de la maladie de Crohn et, d'autre part, la caractérisation de Nod2 comme première molécule de reconnaissance d'un pathogène capable de détecter le MDP résout l'énigme des activités biologiques de cet immunomodulateur bien connu.

Caractérisation du signal de transduction activé par les protéines Nod. Technicienne : Muguette Jéhanno.

Nous avons démontré l'implication de la kinase RICK dans la cascade de transduction de Nod1 détectant des Shigella flexneri invasives (Cf. Photo 2 ). RICK est une kinase qui, comme IRAK1 dans la voie de transduction de TLR/IL-1, ne requiert aucune activité kinase pour interagir avec IKK et activer NF-kB. Nous avons montré que l'invasion par S. flexneri induit une association transitoire de RICK avec Nod1 d'une part, et avec le complexe IKK d'autre part. Notre objectif est maintenant de comprendre la régulation des complexes RICK/Nod1 et RICK/IKK qui se forment à la suite d'une infection bactérienne, en étudiant les possibles modifications de RICK induites par le signal de transduction.

Rôle des protéines Nod au cours de l'infection bactérienne in vitro et in vivo. Etudiants: Jérôme Viala and Leticia de Albuquerque Carneiro en collaboration avec Richard Ferrero, Unité Pathogénie Bactérienne des Muqueuses.

Dans le but de déterminer le rôle de Nod1 dans l'infection bactérienne, nous utiliserons les souris déficientes en Nod1 obtenues par le groupe du Dr. John Bertin (Millennium Pharmaceuticals). Nos but sont 1) tester différents modèles d'infection dont Salmonella typhimurium et Helicobacter pylori et 2) caractériser des cultures primaires de cellules épithéliales intestinales isolées à partir de ces souris et réaliser leur infection in vitro par différents pathogènes bactériens

Photo1. Famille des protéines NBS/LRR montrant qu'il existe 8 protéines caractérisées à ce jour chez les mammifères.

Photo 2. Schéma de la voie de signalisation de Nod1 entraînant l'activation de NF-kB.

Mots-clés: protéines Nod; immunité innée; infections bactériennes; NF-kappaB; maladie de Crohn



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  Lambrecht, Marie-Régine (lambrech@pasteur.fr) Philpott, Dana; Chargée de recherche; Pasteurien (philpott@pasteur.fr) Viala, Jérôme; etudiant en thèse (vialaj@pasteur.fr)

Carneiro, Leticia de Albuquerque; etudiante en stage (lcarneir@pasteur.fr)

Athman, Rafika; post-doc (rathman@pasteur.fr)

Jéhanno, Muguette; technicienne supérieure (mjehanno@pasteur.fr)

Parmier, Martine; aide de laboratoire (parmier@pasteur.fr)


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