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Régulation de l'activité de l'inflammasome par l'ubiquitination de NLRP3 – UbInfla

Régulation du déclenchement de l'inflammation.

L'inflammation est une réponse protectrice contre les infections et les lésions tissulaires. Sa dérégulation contribue à diverses pathologies tels que le choc septique, l'athérosclérose, le diabète, la maladie d'Alzheimer et des maladies auto-inflammatoires héréditaires.

Comprendre les méchanismes moléculaires du déclenchement de l'inflammation.

L'inflammation est déclenchée par des récepteurs détectant les infections et les lésions tissulaires. NLRP3 est un récepteur cytosolique important pour l'immunité antivirale, antibactérienne et antifongique, mais également impliqué dans de nombreuses pathologies inflammatoires. Des situations très diverses conduisent à l'activation de NLRP3. Les différents activateurs de NLRP3 induisent vraisemblablement une modification intracellulaire commune qui est détectée par NLRP3. Suite à son activation, NLRP3 induit l'assemblage d'un complexe de signalisation nommé inflammasome déclenchant l'inflammation. Nous avons récemment mis en évidence que NLRP3 est maintenu inactif par sa liaison covalente avec une petite protéine nommée ubiquitine. La déubiquitination de NLRP3 par la déubiquitinase BRCC3 est indispensable pour l'assemblage de l'inflammasome. L'objectif de ce projet est de caractériser cette nouvelle voie contrôlant l'activation de NLRP3 via son ubiquitination.

Nous caractérisons la régulation de l'ubiquitination de NLRP3. En particulier, nous identifions parmi les signaux d'activation et les inhibiteurs de l'inflammasome connu, les stimuli modulant l'ubiquitination de NLRP3. Nous identifions les enzymes et leurs cofacteurs responsables de l'ubiquitination et le déubiquitination de NLRP3 en combinant l'analyse de candidats et des approches globales. Nous testons également l'importance de l'ubiquitination de NLRP3 dans la régulation de l'inflammasome in vivo dans des modèles murins et par l'analyse de patients. Un autre objectif majeur est de décortiquer les mécanismes moléculaires responsables de la perte d'activité de NLRP3 sous sa forme ubiquitinée. Nous identifions les sites d'ubiquitination et le type des chaînes d'ubiquitines conjuguées à NLRP3. Nous étudions également l'effet de l'ubiquitination sur la localisation cellulaire et les interactions protéiques de NLRP3, pouvant expliquer son inactivation.

Ce projet est en cours de réalisation. Les résultats sont pour le moment confidentiels.

Nos résultats permettent une meilleure compréhension de la régulation de l'inflammation. L'identification de nouvelles voies de signalisation, enzymes et cofacteurs régulant l'inflammasome permettra de proposer de nouveaux gènes de susceptibilité et d'améliorer le diagnostique des pathologies inflammatoires. De plus, la compréhension des mécanismes moléculaires du déclenchement de l'inflammation permettra l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour des drogues anti-inflammatoires.

Caspase-11 controls IL-1b release through degradation of TRPC1. Py BF et al, Cell Reports, 2014

La réponse immunitaire innée protège efficacement l'organisme des agressions diverses grâce à la détection rapide des pathogènes et des lésions tissulaires par les pattern recognition receptors (PRR). NLRP3 est un PRR important pour l'immunité antivirale, antibactérienne et antifongique. Cependant l'activation inappropriée de NLRP3 est néfaste pour l'organisme et conduit à des maladies auto-inflammatoires telles que les syndromes héréditaires de type CAPS. Des phénomènes inflammatoires dépendant de NLRP3 contribuent à diverses pathologies telles que le choc septique, la maladie de la goutte, l'athérosclérose, le diabète, la maladie d'Alzheimer et les lésions de reperfusion post-ischémies. Dans le macrophage, l'activation de NLRP3 nécessite un premier signal de priming correspondant généralement à l'activation des TLR, suivi d'un second signal d'activation porté par des motifs moléculaires de structures variées. Ces motifs moléculaires induisent vraisemblablement une modification intracellulaire commune qui est détectée par NLRP3, mais le mécanisme d'activation de NLRP3 reste mal compris. Suite à son activation, NLRP3 induit l'assemblage d'un complexe multimérique nommé inflammasome formant une platforme d'activation de la caspase-1. La caspase-1 est une importante caspase pro-inflammatrice qui contrôle la maturation et la sécrétion de cytokines, notamment IL-1ß, ainsi que la mort cellulaire. Nous avons récemment mis en évidence que l'assemblage de l'inflammasome nécessite la déubiquitination de NLRP3 par la déubiquitinase (DUB) BRCC3. L'objectif de ce projet est de caractériser cette nouvelle voie contrôlant l'activation de NLRP3 via son ubiquitination.
Nous nous attacherons tout d'abord à caractériser les éléments et mécanismes qui contrôlent en amont le niveau d'ubiquitination de NLRP3. En particulier, nous identifierons parmi les signaux de priming et d'activation ainsi que les inhibiteurs de l'inflammasome, les stimuli qui modulent l'ubiquitination de NLRP3 via leur régulation de l'activité BRCC3. Nous mettrons à profit la bonne caractérisation des voies de signalisation de ces signaux pour déterminer les éléments clés de signalisation régulant l'activité de BRCC3. Nous chercherons ensuite à comprendre les mécanismes moléculaires de la régulation de BRCC3. Après avoir identifié les cofacteurs de BRCC3 prenant part au complexe qui déubiquitine NLRP3, nous étudierons d'éventuels changement dans leur niveau d'expression, leur localisation cellulaire, et leur association pendant l'inflammation. En parallèle, nous tenterons d'identifier les ubiquitine ligases responsables de l'ubiquitination de NLRP3 en combinant l'analyse de candidats potentiels sélectionnés d'après les données de la littérature et des approches globales. Nous interrogerons également l'importance de l'ubiquitination de NLRP3 dans la régulation de l'inflammasome in vivo en utilisant à la fois des modèles murins et l'analyse d'échantillons de patients souffrant de syndromes de type CAPS.
Un autre objectif majeur de ce projet est de décortiquer les mécanismes moléculaires responsables de la perte d'activité de NLRP3 sous sa forme ubiquitinée. Nous caractériserons l'ubiquitination de NLRP3 en identifiant les sites d'ubiquitination et le type des chaînes d'ubiquitines conjuguées à NLRP3. Nous étudierons l'effet de l'ubiquitination sur la localisation cellulaire et les interactions protéiques de NLRP3.
Les résultats de ce projet permettront une meilleure compréhension de la régulation de l'inflammasome et identifieront de nouvelles cibles thérapeutiques pour la découverte de drogues anti-inflammatoires.

Coordination du projet

Benedicte Py (Centre International de Recherche en Immunologie (CIRI) INSERM U1111 CNRS UMR5308)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INSERM Centre International de Recherche en Immunologie (CIRI) INSERM U1111 CNRS UMR5308

Aide de l'ANR 103 817 euros
Début et durée du projet scientifique : août 2013 - 48 Mois

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