Unité: Immunorégulation

Responsable: ROGGE, Lars

Le groupe à 5 ans Immunorégulation poursuit deux axes principales de recherche: l'analyse des mécanismes moléculaires qui contrôlent la différenciation des cellules T naïve CD4+ en cellules T helper de type 1 (Th1) ou Th2 effectrices (dirégé par Lars Rogge) et l'étude d'un nouveau régulateur du processus de l'ubiquitination, le COP9 signalosome (dirégé par Elisabetta Bianchi)

Les modifications épigéniques dans la différenciation des cellules T naïves CD4+ en cellules T helper de type 1 (Th1) ou de type 2 (Th2): Etudes du rôle du récepteur IL-12Rβ2 (Fabrice Letimier) 

La différenciation des cellules naïves T CD4+ en cellules T helper de type 1 (Th1) ou Th2 est un aspect fondamentale de la réponse immune aux larges implications dans la défense de l'hôte et la pathogénèse. Les cellules Th1 promeuvent l'immunité médiée par les cellules et sont nécessaires pour débarrasser l'organisme d'agents pathogènes intracellulaires mais peuvent provoquer des maladies inflammatoires chroniques. D'autre part, les cellules Th2 sont essentielles pour combattre les agents pathogènes extracellulaires mais sont associées aux allergies et à l'asthme. Ces résultats montrent que le développement des cellules Th1 et Th2 doit être contrôlé étroitement et que la modulation thérapeutique des réponses immunes peut avoir un impact sur les maladies humaines.

Les cellules Th1 et Th2 sont issues d'un même précurseur, la cellule T naïve CD4+. Le processus de différenciation est initié par la stimulation des cellules T à travers l'engagement du TCR et des interactions co-stimulatrices. La présence de cytokines spécifiques au moment de la stimulation régule la différenciation des cellules vers des cellules T effectrices. La cytokine IL-12 induit le développement des cellules Th1 notamment grâce à la chaine β2 du récepteur d'IL-12 (IL-12Rβ2). Nous avons démontré préalablement que le récepteur IL-12Rβ2 est exprimé spécifiquement dans les cellules Th1, mais le mécanisme d'expression de ce récepteur n'est pas encore établi. Le but de ce projet est d'analyser les molécules et le mécanisme qui dirigent l'expression du récepteur IL-12Rβ2 spécifiquement dans les cellules Th1. En analysant des sites hypersensitifs à la DNAse I du gène IL-12Rβ2 nous avons identifié une région d'enhancer et un promoteur minimal. Nous avons démontré que l'enhancer du gène du récepteur IL-12Rβ2 contient des éléments GAS qui ont démontré une association avec Stat4. Notre étude, par immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) démontre que la protéine Stat4 est directement liée à l'enhancer du gène du récepteur IL-12Rβ2. Stat4 semble donc avoir un rôle prépondérant dans la régulation de l'expression du récepteur IL-12Rβ2.

La différenciation des cellules T helper, est accompagnée par plusieurs processus de remodelage de la structure de la chromatine à des loci précis qui contribuent à l'activation ou au " silencing " de gènes spécifiques. L'ouverture de la chromatine est caractérisée par l'hyperacétylation d'histones qui facilite l'accessibilité aux nucléases et aux facteurs de transcription. Les régions d'enhancer et du promoteur du gène du récepteur IL-12Rβ2, démontrent une forte acétylation dans les cellules Th1. Il est admis que la modification de la chromatine H3 par tri-méthylation des résidus de lysine, est un facteur d'activation (tri-méthylation de lysines 4) ou de " silencing " (tri-méthylation de lysines 9) de gènes spécifiques. Notre étude témoigne d'une augmentation de la tri-méthylation des lysines 4 des histones 3 dans les régions d'enhancer et du promoteur du gène du récepteur IL-12Rβ2, mais uniquement dans les cellules Th1. Ces résultats nous confirment l'accessibilité et l'activation du gène du récepteur IL-12Rβ2 comme étant un aspect spécifique de la différenciation des cellules Th1. Les diverses modifications de la chromatine sont donc des facteurs pouvant influencer le mécanisme de différenciation des cellules T naïves CD4+ en cellules effectrices Th1 et Th2.

Engagement du lignage versus plasticité du lignage : Le rôle du remodelage de la chromatine lors du développement de la cellule " T helper " (Sona Gasparian)

Des études récentes ont montré que le remodelage progressif de la chromatine et la démethylation de l'ADN jouent un rôle dans la détermination du devenir des cellules T helper. Les débats portent couramment sur la question suivante : est ce que les gènes exprimés dans les cellules pluripotentes sont progressivement éteints ( silencing) ou est ce que l'activation séquentielle des gènes est directement responsable du phénotype des cellules T helper différenciées. Pour essayer de répondre à cette question nous analysons le rôle des deux régulateurs les plus importants qui interviennent dans le développement des cellules T helper (T-bet et GATA-3). T-bet, le facteur de transcription contenant T-box, est exprimé dans les cellules Th1 et non pas dans les Th2 et permet la différenciation vers la voie Th1. Inversement, le facteur de transcription GATA-3 joue un rôle central dans le développement des cellules Th2. Nous étudierons le programme de l'expression des gènes et le remodelage de la structure de la chromatine dans ces deux sous populations. Nous essayons de déterminer si ces facteurs de transcription agissent via l'activation des gènes qui déterminent le phénotype de la sous population Th ou s'ils agissent en éteignant (silencing) les gènes spécifiques de l'autre sous population dans les cellules T CD4 et dans les cellules effectrices Th1 et Th2 différenciées. Comme outil, nous avons construit des vecteurs lentiviraux qui codent pour les facteurs de transcription T-bet et GATA-3. Nous ferons une analyse globale des profils d'expression des gènes afin d'étudier si l'expression des régulateurs principaux GATA-3 et T-bet est suffisante pour engager complétement les cellules vers la voie Th2 et Th1 réciproquement. D'un point de vue moléculaire, nous analyserons les changements dans la structure de la chromatine (les sites hypersensibles à la DNAseI, la méthylation de l'ADN et l'acéthylation / méthylation des histones) aux locus spécifiques des populations Th1 et Th2. Cette étude va nous permettre de déterminer si l'engagement des cellules vers la voie Th1 et Th2 est définitif ou en partie réversible.

Profil d'expression génétique et étude fonctionnelle des lymphocytes T CD4+ apparaissant pendant l'immunothérapie IL-2 de patients infectés par le VIH (Fabrice Letimier et Denise Martin)

Au cours de l'infection VIH, l'altération du nombre et des fonctions des cellules T CD4+ contribue largement à la survenue des complications infectieuses. Récemment plusieurs essais d'immunothérapie à base d'IL-2 chez des patients maintenus sous trithérapie, se sont concrétisés par une remonté rapide et durable des cellules T CD4+. Consécutivement au traitement d'IL-2, une fraction très élevée des cellules T CD4+ exprime la chaîne alpha du RIL-2 (CD25), à l'exclusion d'autres marqueurs d'activation. Dans le sang les CD4+/CD25+ peuvent représenter 70% des cellules T CD4+. L'augmentation des cellules T CD4+ est étroitement corrélée à l'accroissement du nombre des cellules T CD4+/CD25+. La présence de cette nouvelle sous-population est durable et son apparition est un élément prédominant de la réponse au traitement. La caractérisation au niveau moléculaire des populations cellules T CD4+ pendant le traitement d'IL-2 n'a pas encore été effectuée. Les objectifs de cette étude sont de déterminer les effets long terme du traitement d'IL-2 sur les cellules T CD4+ des patients infectés du VIH et de caractériser au niveau moléculaire les lymphocytes CD4+/CD25+ qui apparaissent chez les patients traités par l'IL-2 et trithérapie. Pour comprendre le mécanisme d'action de l'IL-2, nous souhaitons établir une représentation multiparamétriques de la population CD4 de patients VIH bénéficiant d'un traitement IL-2. Notre analyse intégrera les caractéristiques phénotypiques, fonctionnelles et un profil d'expression génétique en utilisant la technologie des puces ADN (Affymetrix) de cette population cellulaire. Ce projet est une sous-étude de l'essai ANRS 118 qui à pour but d'évaluer l'impact de l'IL-2 sur le maintien durable du taux des T CD4 après arrêt des traitements antiviraux et fait partie d'un " Grand Programme Horizontale " de l'Institut Pasteur Participeront à la réalisation de ce projet l'équipe de Yves Levy, Hôpital Henri Mondor, Créteil et l'équipe de Jacques Thèze, Institut Pasteur.

Un nouveau régulateur des processus d'ubiquitination : le signalosome COP9 (Elisabetta Bianchi, Simona Denti et Emmanuel Sechet)

La dégradation contrôlée des protéines par le système " ubiquitine " est importante pour la régulation de nombreux processus cellulaires fondamentaux tels que la prolifération, la différenciation, la modulation des recepteurs des facteurs de croissance et l'expression des gènes. De ce fait, il n'est pas surprenant que des aberrations du système " ubiquitine " soient associées à la pathogenèse de plusieurs maladies, y compris de nombreuses tumeurs. Du fait du rôle essentiel de l'ubiquitination dans la dégradation des protéines qui contrôlent le cycle cellulaire et la transcription des gènes, son activité doit être hautement spécifique et finement régulée. Le complexe signalosome C0P9 (CSN), récemment identifié, pourrait fonctionner comme un régulateur des processus d'ubiquitination chez plusieurs organismes modèles. Des études in vitro et dans des organismes tels que les levures et les plantes ont montré que le CSN peut contrôler l'activité du complexe SCF, une ligase de l'ubiquitine responsable de la dégradation des régulateurs intervenant dans le cycle cellulaire et la transcription (comme les inhibiteurs des kinases dépendants du cycle cellulaire, p27 kipl et p21, les cyclines et l'inhibiteur de NF-κB , IκB). Le CSN est également présent dans les cellules humaines. Cependant, son rôle dans les processus cellulaires chez les mammifères est un domaine nouveau encore complètement ouvert. Nous proposons d'étudier les fonctions biochimiques et moléculaires du CSN humain, en se focalisant sur le rôle du CSN dans la régulation des processus d'ubiquitination qui contrôlent le cycle cellulaire et l'expression des gènes dans des cellules normales et transformées. Dans Arabidopsis le CSN interagit fonctionnellement avec atCOP1, le répresseur transcriptionnel. Nous avons récemment cloné l'homologue humain de COP1 et avons démontré que huCOP1 est une nouvelle ligase de l'ubiquitin qui bloque l'activité transcriptionnelle de c-Jun. Par la suite nous chercherons à établir les processus moléculaires de la fonction huCOP1 et sa relation avec le CSN dans les cellules de mammifères. Ces études nous donneront un schéma compréhensif des voies cellulaires qui sont contrôlées au niveau transcriptionnel par le CSN et nous élargirons notre compréhension de la régulation des processus d'ubiquitination.

Médiateurs du signal de l'integrin LFA-1 : RanBPM (Elisabetta Bianchi et Simona Denti)

Les integrines, récepteurs d'adhésion, peuvent agir comme récepteurs de signal qui transmettent l'information de l'environnement extracellulaire vers l'intérieur de la cellule en se servant de nombreux processus cellulaires fondamentaux comme la motricité, la prolifération, la différenciation et la survie cellulaire. L'identification des molécules qui interagissent avec le domaine cytoplasmique des integrins a été le centre de la recherche qui a permis d'élucider les mécanismes de base de la transduction du signal de l'intégrine. Nous avons identifié RanBPM comme étant un nouvel interacteur du LFA-1 beta-2 integrin. Nous avons démontré que RanBPM est une protéine de membrane périphérique phosphorylée et que les integrins RanBPM interagissent in vitro et in vivo et sont localisées au niveau de la membrane cellulaire. La transfection de RanBPM en synergie avec l'adhésion médiée par LFA-1 augmente l'activation transcriptionnelle du promoteur dépendant de AP-1 indiquant que ces 2 protéines interagissent fonctionnellement. Il se peut que RanBPM soit un intermédiaire moléculaire qui permet le couplage entre LFA-1 et d'autes integrines avec une voie de signalisation intracellulaire.

Mots-clés: différenciation des cellules Th1 et Th2, modifications épigéniques, VIH, lymphocytes T CD4+, ubiquitination, transcription, COP9 signalosome, SCF complex


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