CE15 - Immunologie, Infectiologie et Inflammation

Explorer la dynamique de l’expression des gènes liés à l’X dans les cellules B femelles : implication dans l’immunité humorale contre le virus influenza – XiToll-BFlu

Comprendre les mécanismes génétiques liés à l’X responsables de la plus forte réponse immunitaire humorale chez les femelles

La réponse initiée par l’activation de TLR7 dans les cellules immunitaires innées et les cellules B est une ligne de défense essentielle contre les virus à ARN. Nous proposons que l’échappement à l’ICX de TLR7 jouerait un rôle majeur sur l'immunité innée et adaptative contre certains agents pathogènes comme les virus à ARN, ainsi que dans l’immunité protectrice dans la vaccination contre le virus de la grippe.

Analyse de l’impact de l’échappement à l’ICX du gène Tlr7 à l’aide de modèles génétiques sur la réponse immunitaire humorale dirigée contre nanoparticules virales ou le virus influenza.

Il existe un biais de sexe dans l’immunité humorale. Chez les adultes en âge de procréer, la concentration basale d'immunoglobulines, le nombre de lymphocytes B et les réponses anticorps, sont plus élevés chez les femelles comparées aux mâles. Cette différence est également observée dans la réponse immunitaire contre les virus à ARN (virus de la grippe). Chez la souris, il a été suggéré qu’une différence liée au sexe de l'expression de Tlr7 dans les cellules B seraient mises en jeu pour expliquer la plus grande production d'anticorps chez les femelles. L’échappement du gène TLR7 à l’inactivation du chromosome X (ICX) a été proposé comme mécanisme contribuant à ce biais de sexe. En effet, nous avons récemment montré que TLR7 échappe à l’ICX dans les cellules immunitaires des femmes et d’hommes atteints du syndrome de Klinefelter (Souyris et al., Sci.Immunol. 2018). Les lymphocytes B bi-alléliques étaient enrichis au sein des cellules de la lignée plasmocytaire, productrices d’IgG dans des modèles d’activation et de différentiation utilisant des ligands spécifiques de TLR7, suggérant un lien causal entre ce bi-allélisme et une meilleure réponse fonctionnelle des lymphocytes B.<br />Dans ce projet, un consortium formé par les groupes de J.C. Guéry (CPTP, Toulouse), spécialiste de l'étude des facteurs liés au sexe dans l'immunité, de J. Chaumeil (Institut Cochin, Paris), spécialiste des mécanismes de l’ICX, et de l'organisation épigénétique et nucléaire des gènes dans les cellules immunitaires, et de M. Ducatez (ENVT, Toulouse), spécialiste de la surveillance de la grippe et de la pathogenèse, abordera cette hypothèse. <br />Nos objectifs sont de développer et valider de nouveaux outils génétiques chez la souris, non seulement pour suivre les cellules immunitaires présentant une expression bi-allélique de Tlr7 au cours de la réponse humorale contre des nanoparticules d'ARN et des virus à ARN (virus de la grippe H1N1 et du COVID-19 SARS-CoV2); mais aussi, pour imposer le mono-allélisme de Tlr7, ou d’inhiber le mosaïsme cellulaire lié à l’inactivation alléatoire et à l’échappement à l’ICX du gène Tlr7 chez les femelles afin de démontrer un lien causal direct entre l'expression bi-allélique de Tlr7 dans les cellules B et la génération d'une immunité protectrice contre la vaccination anti-grippale ou anti-SARS-CoV2. Nous étudierons le mécanisme moléculaire de l’échappement à l’ICX de Tlr7 et comment celui-ci peut être modulé. Globalement, notre projet fournira des connaissances sans précédent sur la nature des mécanismes responsables de la prédominance féminine dans l'immunité humorale induite par TLR7, et pourrait ouvrir des voies pour le développement de nouvelles stratégies vaccinales contre les virus à ARN.

Ce projet repose essentiellement sur l’expérimentation animale avec le développement et la caractérisation de modèles génétiques originaux permettant de tracer l’expression de gènes candidats sur les chromosomes X des femelles ; mais aussi d’évaluer l’invalidation sélective de gène sur le X inactif. Des méthodes classiques d’immunologie cellulaire sont utilisées, ainsi que des méthodes plus récentes comme la cytométrie en flux à haute dimension et les analyses NGS sur populations triées (RNA-seq) et cellules uniques (sc-RNA-seq). Des techniques de RNA FISH et DNA FISH, sont également utilisées pour évaluer la conformation 3-D de certains loci par rapport aux territoires des chromosomes X actifs et inactifs.
Enfin, nous utilisons des modèles d’immunisation avec des nanoparticules virales afin d’étudier la réponse humorale in vivo chez la souris dans les différents modèles génétiques que nous développons.
Enfin, des modèles d’infections par du virus influenza seront également mais en place afin d’étudier l’impact de l’échappement à l’ICX de certains gènes sur la réponse humorale protectrices dans le contexte d’une infection naturelle.

Les résultats du projet sont pour l’instant confidentiels. Ils font actuellement l’objet d’articles en préparation.

L’analyse de l’impact de l’échappement à l’ICX du gène Tlr7 dans l’immunité antivirale est un projet de rupture, faisant appel à des technologies de pointe. Il pourrait ouvrir des nouveaux champs d’investigation et pourrait conduire au développement de biomarqueurs spécifiques au sexe pour guider le diagnostic et la prise en charge de certaines maladies infectieuses et auto-immunes chez les femmes. Nous pensons que pour obtenir un traitement efficace pour tous les individus à l'ère de la médecine de précision, les hommes et les femmes devront être traités différemment, afin d'être protégés de manière efficace et équitable.

Publications
1. Youness A, Miquel CH, and Guéry JC. Escape from X chromosome inactivation and the female predominance in autoimmune diseases. Int J Mol Sci. 2021 23;22(3):1114. doi: 10.3390/ijms22031114. PMID: 33498655
2. Cenac C, Ducatez M, Guéry JC. Hydroxychloroquine inhibits proteolytic processing of endogenous TLR7 protein in human primary plasmacytoid dendritic cells. Eur J Immunol 2022 Jan;52(1):54-61. doi: 10.1002/eji.202149361. pub 2021 Oct 21. PMID: 34580855

Communications
International
1. JC guéry, “X chromosome inactivation escape: a driving force in SLE pathogenesis?”; June, 2nd 2021 Webinar EULAR Virtual Congress 2021
2. JC Guéry, “X chromosome inactivation escape in autoimmune pathogenesis”; American College of Rheumatology Convergence Meeting, November 5 -10, 2021.
3. JC Guéry, “Mechanisms underlying sex differences in innate & adaptive immunity to ssRNA viruses”, 14 Congress of the European Society of Gynecology, 11-13 Nov 2021, Venezia, Italy
4. JC Guéry, « Deconstructing the sex bias in allergy and autoimmunity: from sex hormones and beyond”; BSI Congress 2021, Nov 28-Dec 1, Edinburgh, UK

France
1. JC Guéry, “TLR7 escapes X chromosome inactivation in human immune cells: connecting two X chromosomes with increased risk of lupus”; Webinar October 12th, 2020 ; Institut Imagine, Necker, Paris.
2. JC Guéry, « X chromosome inactivation plasticity in female immune cells: a driving force in immunity”; March, 29th 2021; Webinar CRCT, Toulouse
3. JC Guéry, “Biais de sexe dans les maladies auto-immunes » ; 21 Octobre 2021; BMS– Auto-ImmunoSEM 2021 Pavillon Wagram, Paris17ème
4. JC Guéry, “Biais de sexe dans la pandémie COVID : stéroïdes sexuels et chromosomes X”; 11éme Congrès du GEMVi, Paris 19-20 novembre 2021.

La nature et la force de la réponse immunitaire diffèrent entre les femmes et les hommes, ce qui entraîne des différences liées au sexe dans la prévalence, et les manifestations des maladies auto-immunes et infectieuses. Bien que les femmes soient capables de développer des réponses immunitaires plus vigoureuses aux infections, elles souffrent également davantage d’auto-immunité et de lésions tissulaires induites par l'inflammation. Un nombre croissant de données montre que non seulement les hormones sexuelles mais aussi les loci associés aux chromosomes sexuels régulent des voies biologiques communes aux maladies auto-immunes et infectieuses. Cela est particulièrement clair pour TLR7, un récepteur à ARN simple brin codé par un gène du chromosome X. La réponse initiée par l’activation de TLR7 dans les cellules immunitaires innées et les cellules B est une ligne de défense essentielle contre les virus à ARN. Cependant, TLR7 peut également répondre à des ligands endogènes conduisant potentiellement à l'auto-immunité ou à l'inflammation si son expression n’est pas correctement contrôlée. Dans l’immunité humorale, il existe un biais de sexe. Chez les adultes en âge de procréer, la concentration basale d'immunoglobulines, le nombre de lymphocytes B et les réponses anticorps, sont plus élevés chez les femelles comparées aux mâles. Cette différence est également observée dans la réponse immunitaire contre les virus à ARN (virus de la grippe). Chez la souris, il a été suggéré qu’une différence liée au sexe de l'expression de Tlr7 dans les cellules B seraient mises en jeu pour expliquer la plus grande production d'anticorps chez les femelles. L’échappement du gène TLR7 à l’inactivation du chromosome X (ICX) a été proposé comme mécanisme contribuant à ce biais de sexe. En effet, nous avons récemment montré que TLR7 échappe à l’ICX dans les cellules immunitaires des femmes et d’hommes atteints du syndrome de Klinefelter (Souyris et al., Sci.Immunol. 2018). Les lymphocytes B bi-alléliques étaient enrichis au sein des cellules de la lignée plasmocytaire, productrices d’IgG dans des modèles d’activation et de différentiation utilisant des ligands spécifiques de TLR7, suggérant un lien causal entre ce bi-allélisme et une meilleure réponse fonctionnelle des lymphocytes B. Nous proposons que l’échappement à l’ICX de TLR7 jouerait un rôle majeur sur l'immunité innée et adaptative contre certains agents pathogènes contenant des ligands de TLR7 comme les virus à ARN, ainsi que dans l’immunité protectrice dans la vaccination contre le virus de la grippe.
Un consortium formé par les groupes de J.C. Guéry (CPTP, Toulouse), spécialiste de l'étude des facteurs liés au sexe dans l'immunité, de J. Chaumeil (Institut Cochin, Paris), spécialiste des mécanismes de l’ICX, et de l'organisation épigénétique et nucléaire des gènes dans les cellules immunitaires, et de M. Ducatez (ENVT, Toulouse), spécialiste de la surveillance de la grippe et de la pathogenèse, abordera cette hypothèse. Dans ce projet, nous allons développer et valider de nouveaux outils génétiques chez la souris, non seulement pour suivre les cellules immunitaires présentant une expression bi-allélique de Tlr7 au cours de la réponse humorale contre des nanoparticules d'ARN et des virus à ARN (virus de la grippe H1N1 et du COVID-19 SARS-CoV2); mais aussi, pour imposer le mono-allélisme de Tlr7 chez les femelles afin de démontrer un lien causal direct entre l'expression bi-allélique de Tlr7 dans les cellules B et la génération d'une immunité protectrice contre la vaccination antigrippale. Nous étudierons le mécanisme moléculaire de l’échappement à l’ICX de Tlr7 et comment celui-ci peut être modulé. Globalement, notre projet fournira des connaissances sans précédent sur la nature des mécanismes responsables de la prédominance féminine dans l'immunité humorale induite par TLR7, et pourrait ouvrir des voies pour le développement de nouvelles stratégies vaccinales contre les virus à ARN.

Coordination du projet

Jean-Charles GUÉRY (CENTRE DE PHYSIOPATHOLOGIE DE TOULOUSE PURPAN)

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 - Inst Cochin Institut Cochin
CPTP CENTRE DE PHYSIOPATHOLOGIE DE TOULOUSE PURPAN
IHAP Interactions hôtes-agents pathogènes

Aide de l'ANR 580 226 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2021 - 42 Mois

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