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Génomique fonctionnelle pour une meilleure compréhension du phénotype complexe du lupus chez l'Homme – LEDsGO

Vers une meilleure compréhension du phénotype du lupus chez l’Homme grâce aux développement de modèles transgéniques murins

La compréhension du mécanisme des traits phénotypiques du lupus, maladie autoimmune sévère et hétérogène, constitue un challenge important et essentiel pour conduire au développement de nouvelles thérapies plus ciblées. Nous avons développé des modèles murins transgéniques, présentant des dérégulations d’expression de gènes observées chez les patients, que nous proposons d’analyser dans ce projet afin de mieux comprendre les mécanismes de cette pathologie.

Analyse des souris surexprimant Fkbp11 et Trib1, afin d’identifier les bases moléculaires des traits phénotypiques et du maintien de la phase de quiescence chez les patients lupiques en rémission.

Le lupus est une maladie autoimmune caractérisée par des périodes de poussées et de rémission (quiescence) de longueurs variables. Afin de mieux définir les voies biologiques impliquées dans les phases de rémission du lupus, nous avons étudié l’expression des gènes dans des lymphocytes B (LB) (population informative de cellules au cours du lupus) de patients lupiques en rémission. Nous avons identifié un large groupe de gènes dérégulés, dont certains ont une fonction inconnue dans les LB. Deux de ces gènes (FKBP11, Trib1) semblent très prometteurs pour identifier certains mécanismes moléculaires impliqués dans le phénotype des patients en phase quiescente, et dans le maintien de la phase de rémission.<br />Nous avons développé des souris transgéniques surexprimant Fkbp11 : elles développent certains traits de la maladie lupique, comme la production d’autoanticorps (production souvent maintenue chez les patients en rémission). Nous avons également montré que des souris surexprimant Trib1 uniquement dans les LB développent un phénotype immunosuppresseur, caractérisé par une diminution de la production d’anticorps. Ainsi, la surexpression de Trib1 pourrait être impliquée dans le maintien de la phase de rémission chez l’Homme au cours du lupus.<br />Ce projet est divisé en 4 objectifs :<br />1) Analyser la rupture de tolérance (conduisant à la production d’autoanticorps), ainsi que le processus de différenciation plasmocytaire (conduisant à la production des cellules sécrétant les anticorps/autoanticorps) dans les souris surexprimant Fkbp11.<br />2) Analyser les mécanismes du phénotype immunosuppresseur chez les souris surexprimant Trib1.<br />3) Identifier les partenaires moléculaires de FKBP19 (codée par le gène Fkbp11) et Trib1 dans les LB, pour identifier les voies biologiques impliquées dans le phénotype de nos modèles murins.<br />Ceci pourrait conduire à l’identification de nouvelles cibles moléculaires pour le traitement du lupus.

Nous avons identifié une surexpression des gènes Trib1 et Fkbp11 dans les lymphocytes B (LB) de patients atteints d’un lupus en phase de rémission. Afin de mieux comprendre les conséquences de la surexpression de ces gènes sur le phénotype des LB et d’identifier les mécanismes mis en jeu lors des phases de rémission du lupus, nous avons développé des souris transgéniques surexprimant Fkbp11 ou Trib1. Ces souris ont un phénotype très intéressant que ce projet propose d’étudier plus en détails.
De manière très intéressante, les souris transgéniques surexprimant Fkbp11 produisent des autoanticorps. Afin de mieux comprendre les mécanismes en jeu dans cette production d’autoanticorps, nous croisons ces animaux avec d’autres souris transgéniques permettant une étude fine de l’activation des cellules B autoréactives et de la production d’autoanticorps, et aussi avec d’autres modèles portant des gènes de susceptibilité à développer un lupus, afin de voir si la surexpression de Fkbp11 aggrave la pathologie lupique.
En ce qui concerne Trib1, nous avons produit des souris surexprimant Trib1 uniquement dans les LB. Ces souris ont un déficit de production d’anticorps, qui semble très intéressant pour expliquer la mise en place et le maintien de la rémission chez les patients lupiques. Ce projet propose d’étudier en détail les mécanismes de cette baisse de production d’anticorps, chez la souris à un niveau basal, mais aussi après immunisation avec un antigène (mimant une vaccination) ou après infection virale ou bactérienne.
Nous proposons également de rechercher les partenaires physiques de Trib1 dans les LB, par une technique de spectrométrie de masse, afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires à l’origine de ces phénotypes. Les partenaires identifiés seront validés par des techniques complémentaires. Puis des mutants de ces partenaires pourront être générés pour tester leur effet sur le phénotype des LB.

Les souris surexprimant Fkbp11 developpent un phénotype d’hyperactivation des lymphocytes B (LB), en plus d’une rupture de tolérance (production d’autoanticorps). Nous avons montré que la surexpression de Fkbp11 aggrave la pathologie lupique dans un modèle murin appelé B6lpr/lpr. Nous avons aussi utilisé le modèle murin 56R pour étudier en détails les mécanismes de production d’autoanticorps. Les souris 56R produisent plus d’autoanticorps lorsque Fkbp11 est surexprimé. Ce phénotype ne s’explique pas par une anomalie de tolérance centrale (mécanismes permettant l’élimination des cellules B productrices d’autoanticorps chez l’individu normal). De plus, nos données montrent que la surexpression de Fkbp11 peut promouvoir l’initiation de la différenciation des LB en plasmocytes (les plasmocytes étant les cellules sécrétrices d’anticorps) et localise la fonction de Fkbp19 (protéine codée par Fkbp11) en amont de Pax5 (régulateur maître de la différenciation en plasmocyte).
Concernant Trib1, nous avons complété l’analyse des souris surexprimant Trib1 dans les LB et avons montré que la diminution de production d’anticorps par les LB est notée dans différentes situations (au niveau basal, après vaccination…), et que ce phénotype n’est pas la conséquence d’une augmentation de mort ces LB, d’une diminution de leur activation, d’un défaut de production d’anticorps de classes différentes, ou d’un défaut de différenciation des LB an plasmocyte (cellules sécrétrice d’anticorps), mais semble plutôt liée à un défaut de sécrétion des anticorps par le LB. Enfin, nous avons montré que ce défaut de production concerne aussi les autoanticorps. En conclusion, nous décrivons ici un nouveau rôle de régulateur négatif des LB pour Trib1, qui pourrait constituer un nouveau mécanisme de contrôle des LB pendant les phases de rémission du lupus.
Nos résultats ont des conséquences importantes à un niveau fondamental, mais aussi dans la compréhension des voies biologiques impliquées dans le lupus.

Afin de mieux comprendre les mécanismes à l’origine des différents symptômes observés dans nos modèles transgéniques, nous proposons de rechercher les partenaires moléculaires de FKBP19 (protéine codée par Fkbp11) et Trib1 dans les LB. Ceci pourrait permettre d’identifier de nouvelles voies biologiques impliquées dans la production d’anticorps, la différenciation des LB en cellules sécrétrices d’anticorps/autoanticorps, and dans le contrôle de la production des anticorps/autoanticorps.
Nous avons d’ores et déjà débuté des expériences afin de rechercher les partenaires de Trib1 dans les LB, afin d’identifier les voies biologiques qui pourraient être impliquées dans le contrôle de la sécrétion d’anticorps. Nous avons identifié des partenaires très intéressants, dont le rôle dans les LB est inconnu. Nous projetons maintenant de compléter ces expériences, de valider les partenaires par des techniques complémentaires (immunoprécipitation, western-blot, production de mutants). En parallèle, nous avons débuté une analyse de l’activation de différentes voies de signalisation importantes dans les LB, et avons montré une diminution de la phosphorylation (traduisant une diminution d’activation) de la voie Erk des MAPK, dans les LB surexprimant Trib1. Ces résultats sont importants car Trib1 est connu, dans des cellules autres que les LB, pour réguler la voie des MAPK comme Erk. Il sera intéressant de voir si l’on peut reproduire le phénotype immunosuppresseur observé dans les LB surexprimant Trib1 en contrôlant la voie MAPK Erk par l’utilisation d’inhibiteurs d’Erk. Nous avons également débuté des expériences d’infection des souris pour voir si l’effet immunosuppresseur des souris Trib1 concerne aussi la réponse anticorps face à des agents pathogènes. Enfin, nous projetons d’investiguer la surexpression anomale de Trib1 dans des maladies caractérisées par des anomalies de production d’anticorps, appelées immunodéficiences primaires avec hypogammaglobulinémie.

Publications :
1. Overexpression of Fkbp11, a feature of lupus B cells, leads to B cell tolerance breakdown and initiates plasma cell differentiation.

Julie Ruer-Laventie, Lea Simoni, Jean-Nicolas Schickel, Anne Soley, Monique Duval, Anne-Marie Knapp, Luc Marcellin, Delphine Lamon, Anne-Sophie Korganow, Thierry Martin, Jean-Louis Pasquali, & Pauline Soulas-Sprauel.
Immunity, inflammation and Disease, in press

Participation à des congrès :
Communications orales :
1. Ruer-Laventie J., Schickel J-N, Simoni L.*, Soley A., Marcellin L., Duval M., Knapp A-M, Martin T., Korganow A-S, Pasquali J-L, Soulas-Sprauel P. Overexpression of FKBP11, a feature of lupus B cells, leads to B cell tolerance breakdown and initiates plasma cell differentiation. Autoimmunity 2014 Congress. Nice, France, 26-30 mars 2014.
* Communication orale effectuée par L. Simoni, thesis student.

2. Soulas-Sprauel P. Functional genomics to dissect complex human lupus phenotype. Journée mondiale du lupus Strasbourg 2015. Strasbourg, France. 10-11 mai 2015.

Communications par affiches :
1. Ruer-Laventie J., moni L., Schickel J-N, Soley A., Duval M., Knapp A-M, Marcellin L., Korganow A-S, Pasquali J-L, Martin T., Soulas-Sprauel P. Overexpression of Fkbp11, a feature of lupus B cells, leads to B cell tolerance breakdown and initiates plasma cell differentiation. Keystone Congress. The golden anniversary of B cell discovery. Banff, Canada. 22-27 mars 2015.

2. Simoni L., Ruer-Laventie J., Soley A., Duval M., Martin T., Pasquali J-L, Korganow A-S, Soulas-Sprauel P. Immunosuppressive role of Trib1 in B cells. Keystone Congress. The golden anniversary of B cell discovery. Banff, Canada. 22-27 mars 2015.

Ce projet propose une approche de génomique fonctionnelle pour une meilleure compréhension du phénotype complexe du lupus chez l'Homme. Le lupus érythémateux disséminé (LED) est une maladie autoimmune sévère et hétérogène, caractérisée par la production d’autoanticorps variés qui participent à l’immunopathologie et aux lésions organiques. Des facteurs génétiques (le plus polygéniques) et environnementaux contribuent au développement de la maladie.
L’hétérogénéité du LED est évidente d’un point de vue clinique et génétique. La maladie se déclare chez l’adulte probablement suite à la compilation de plusieurs variations géniques subtiles, chacune ajoutant un nouvel élément à la susceptibilité de développer la maladie et contribuant à un nouveau trait phénotypique de la maladie.
La compréhension du mécanisme des traits phénotypiques du LED (rupture de tolérance, défaut de clairance des débris apoptotiques, pathologie rénale, manifestations cutanées diverses, arthrite…) constitue un challenge important et essentiel. D’un point de vue stratégique, il existe au moins 2 moyens d’identifier les mécanismes moléculaires des expressions phénotypiques du LED. Le premier part des variants génomiques déjà identifiés par les études d’associations sur génome entier (GWAS). Mais souvent ces variations n’identifient pas le gène en cause, et il est probable que plus d’un variant génique soit nécessaire pour induire un trait phénotypique donné (car les odds ratios sont faibles). Le second part de l’analyse détaillée des variations d’expression génique (analyse pangénomique) dans un type cellulaire donné : cette analyse devrait identifier des dérégulations d’expression génique comme la résultante des effets biologiques de divers variants géniques présents chez un patient.
Ce projet se base sur la seconde stratégie. Nous avons identifié une liste de gènes dérégulés dans les lymphocytes B (LB) purifiés de patients lupiques quiescents. Nous avons créé de nouveaux modèles murins afin de reproduire la dérégulation d’expression génique observée, et avons montré que cette approche de génomique fonctionnelle est fructueuse (1). Ce projet est focalisé sur 2 gènes prometteurs, surexprimé dans les LB au cours du LED, et pour lesquels nous avons obtenu des résultats préliminaires : 1) FKBP11, codant pour une peptidyl-prolyl cis/trans isomérase. Nos souris lentigéniques surexprimant FKBP11 développent certains traits phénotypiques du LED humain, notamment une production d’autoanticorps ; 2) Trib1, un régulateur de la signalisation par les MAPK. Des souris Trib1 knock-in (KI) conditionnelles spécifiques des LB développent un phénotype immunosuppresseur. Ainsi, la surexpression de Trib1 pourrait être impliquée dans le maintien de la phase de rémission du LED.
Ce projet propose de comprendre les mécanismes à l’origine du phénotype de ces souris : analyse de la rupture de tolérance lymphocytaire B et de la différenciation plasmocytaire dans les souris lentigéniques surexprimant FKBP11, analyse du phénotype immunosuppresseur des souris surexprimant Trib1 spécifiquement dans les LB. De plus, nous proposons d’identifier les partenaires protéiques de FKBP19 (protéine codée par FKBP11) et de Trib1 par analyse protéomique, afin de définir les voies biologiques régulées par ces 2 protéines. Le dernier objectif de ce projet consiste à confirmer nos résultats dans des LB de patients atteints de LED.
Ce projet devrait permettre de mieux caractériser le rôle de ces 2 gènes (aujourd’hui inconnu) dans les fonctions des LB (et dans le système immunitaire en général) et dans l’autoimmunité (pour FKBP11) et l’immunosuppression (pour Trib1), grâce à des résultats préliminaires encourageants. Ceci pourrait conduire à l’identification de nouvelles voies biologiques impliquées dans le développement du LED et dans le maintien des phases de rémission, avec des applications thérapeutiques potentielles.
Ref: 1) Schickel, J.N. (last author: P. Soulas-Sprauel). EMBO Mol Med, 2012, 4, 1261-75.

Coordinateur du projet

Madame pauline SOULAS-SPRAUEL (CNRS UPR 3572)

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

CNRS UPR 3572 ICT CNRS UPR 3572

Aide de l'ANR 339 658 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2014 - 42 Mois

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