CE15 - Immunologie, Infectiologie et Inflammation

Rôle de Sting dans le développement et les fonctions lymphocytaires – LYMPHO-STING

Rôle de STING dans le développement et les fonctions lymphocytaires

STING médie une réponse de type interférons de type I (IFN I) et inflammatoire. Un gain de fonction (GOF) de STING chez l’Homme conduit à une maladie autoinflammatoire. Nous avons décrit un modèle murin STING GOF, avec un déficit immunitaire combiné sévère (SCID) affectant les lignées lymphoïdes, et des défauts fonctionnels des lymphocytes, IFN I-indépendants. Nous souhaitons disséquer les mécanismes à l’origine de ce nouveau rôle de Sting dans le développement et la fonction des lymphocytes.

Recherche des mécanismes sous-tendant le rôle de STING dans le développement et les fonctions lymphocytaires

Nos souris STING GOF développent notamment un phénotype de déficit immunitaire combiné sévère (SCID) (lymphopénie T, B et NK). En outre, le blocage du développement des cellules B et T chez les souris STING GOF a lieu à des stades précoces dans la moelle osseuse et le thymus. Nous avons détecté une signature IFN significative chez les souris STING GOF. Cependant, le déficit en IFNAR chez les souris STING GOF n'a pas réversé le phénotype SCID. La lymphopénie T est également une caractéristique d'un autre modèle de souris STING GOF (N153S) publié par l'équipe de J. Miner, et est indépendante d’IRF3. Globalement, ces données montrent pour la première fois un rôle de STING dans le développement lymphocytaire, indépendant des IFN de type I, dont les mécanismes seront étudiés dans l'objectif 1.<br />En périphérie nous avons montré que les cellules T STING GOF présentent un défaut de prolifération, un phénotype hyperactivé et une apoptose accrue. Le défaut de prolifération des cellules T dépend en partie des interférons de type I. L'objectif 2 de ce projet propose de découvrir les mécanismes sous-jacents aux anomalies des cellules T et B matures liées à STING GOF, à partir d'échantillons murins et humains.

Nous proposons dans l'objectif 1 d'effectuer la reconstitution de souris sauvages irradiées par de la moelle osseuse de souris STING GOF. Pour confirmer le blocage du développement dans les lignées cellulaires B et T, nous effectuerons des cultures de progéniteurs hématopoïétiques de moelle osseuse avec des cellules stromales in vitro. A partir de ce modèle et/ou de progéniteurs ex vivo, nous analyserons l'implication de voies biologiques clés. Les résultats seront confirmés par des expériences de sauvetage in vitro et in vivo. Enfin, une stratégie de séquençage à haut débit par RNAseq sur des progéniteurs purifiés de souris STING GOF ou sauvages sera réalisée en parallèle.
Comme mentionné ci-dessus, l'effet anti-prolifératif de STING GOF sur les cellules T matures est partiellement réservé par le déficit en IFNAR, impliquant donc à la fois des voies dépendantes et indépendantes de IFN de type I. Pour décrypter les mécanismes des défauts lymphocytaires matures dans notre modèle murin, nous utiliserons le même type de stratégies que dans l'objectif 1, pour étudier le rôle de voies biologiques clés chez des souris STING GOF sur fond IFNAR KO ou WT. Enfin, une stratégie de séquençage à haut débit par RNAseq dans des cellules B et T spléniques matures purifiées de souris STING GOF ou témoins sera réalisée en parallèle.

L’analyse du développement hématopoïétique dans la moelle osseuse et le thymus des souris STING GOF et de souris contrôles nous a permis d’identifier plus précisément les stades de développement impactés par le GOF de Sting.
De plus, l’analyse par RNAseq du transcriptome des lymphocytes T périphériques a révélé, outre le gain d’apoptose déjà décrit par nous-mêmes et d’autres équipes, l’activation d’autres voies biologiques pouvant expliquer le phénotype de ces cellules. Ces résultats préliminaires sont en cours de confirmation.

La suite du projet sera consacrée à la confirmation des résultats obtenus, pour les préparer à publication. En particulier, l’analyse du RNAseq des progéniteurs nous permettra de mieux identifier les mécanismes du blocage de développement dû au gain de fonction de Sting, pouvant contribuer à expliquer la lymphopénie des patients atteints de SAVI. De plus, la confirmation des voies biologiques impliquées dans le phénotype des lymphocytes T périphériques Sting GOF nous donnera de nouvelles données fondamentales sur le rôle de Sting dans la fonction des lymphocytes, mais également sur l’impact du ciblage de Sting en thérapie.

pas à ce stade

TMEM173 code pour STING (Stimulator of Interferon Genes), appartenant aux axes senseurs d’ADN de l’immunité innée, et acteur central dans la réponse immunitaire en cas d’infections bactériennes ou virales, d’autoinflammation et de cancer. STING est une protéine membranaire associée au réticulum endoplasmique (RE), exprimée dans de nombreuses cellules telles que les cellules endothéliales, epithéliales et hématopoietiques. Lorsqu’il est activé par des dinucléotides cycliques produits par l’enzyme cGAS, ou directement par des microbes, STING est transloqué du RE vers des vésicules périnucléaires où il active TBK1 (TANK-binding kinase 1), qui phosphoryle IRF3 (interferon regulatory factor 3) et induit l’expression des interférons (IFNs) de type I. Les IFNs de type I induisent l’expression des gènes stimulés par l’IFN (interferon-stimulated genes, ISGs), après activation du récepteur aux IFNs de type I (IFNAR). La voie NF?B est également engagée, de manière TBK1-indépendante, participant à la réponse inflammatoire.
Des mutations hétérozygotes gain de fonction (GOF) dans le gène TMEM173 (conduisant à une activation constitutive de STING), ont été décrites chez des patients atteints d’une maladie autoinflammatoire appelée SAVI (STING Associated Vasculopathy with onset in Infancy), classée dans les interféronopathies de type I, avec une expression augmentée d’ISGs. Nous avons ainsi décrit une mutation hétérozygote STING GOF (mutation V155M), dans le contexte d’un projet ANR collaboratif précédent (ANR Lumugene: 2014-2018; ANR-14-CE14-0026-04). Les patients SAVI ont des signes variables d’inflammation systémique, avec une croissance et une survie réduites. La pathologie cutanée, en particulier, est améliorée après traitement par des inhibiteurs de JAK1-JAK2, ciblant IFNAR mais aussi d’autres récepteurs de cytokines. Les patients SAVI présentent fréquemment une lymphopénie T CD4 et CD8, NK, et B. Des épisodes infectieux sont décrits chez 25% des patients. A l’heure actuelle, les mécanismes moléculaires participant à la pathophysiologie du SAVI sont mal connus. Ceci nous a conduit à générer un modèle murin portant la mutation hétérozygote correspondante (V154M), appelé STING GOF, que nous avons récemment publié.
Notre modèle murin STING GOF développe un déficit immunitaire combiné sévère (severe combined immunodeficiency, SCID), avec une lymphopénie T, B, et NK. De plus, les lymphocytes T et B périphériques présentent un phénotype anormal en terme d’activation, de prolifération, et d’apoptose. Ces données soulignent un nouveau rôle de STING dans le développement et la fonction lymphocytaire. De manière surprenante, ce phénotype SCID est globalement indépendant des IFNS de type I. Ceci a été confirmé dans un autre modèle murin STING GOF.
Ce projet propose d’élucider les mécanismes moléculaires sous-tendant ce nouveau rôle de STING dans le développement et la fonction lymphocytaire, avec deux axes, destinés à comprendre les mécanismes conduisant, dans le modèle STING GOF, à : 1) un défaut de développement au niveau des progéniteurs très précoces de la lignée lymphoïde, et 2) un phénotype anomal des lymphocytes T et B périphériques. Les expériences combineront l’utilisation de notre modèle murin STING GOF, de cultures in vitro de progéniteurs ou de cellules périphériques STING GOF, et des échantillons issus des patients SAVI, avec des stratégies hypothesis-driven (basées sur des voies candidates), et non hypothesis-driven (par technologies omiques).
Ce projet contribuera à une meilleure compréhension des voies biologiques induites par le gain de fonction de STING, dans les lymphocytes immatures et matures, à l’origine du développement d’une lymphopénie et d’un phénotype lymphocytaire périphérique anormal. Il apportera, d’un point de vue fondamental, de nouvelles clés à la compréhension du rôle de STING dans l’immunité adaptative. Il contribuera également à concevoir de nouvelles pistes thérapeutiques pour les patients SAVI lymphopéniques.

Coordinateur du projet

Madame pauline SOULAS-SPRAUEL (ImmunoRhumatologie Moléculaire (UMR1109))

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 U1223 INSERM U1223 / Unité Lymphopoièse
UMR_S 1163 IHU IMAGINE - INSTITUT DES MALADIES GÉNÉTIQUES
IGBMC Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire
IRM ImmunoRhumatologie Moléculaire (UMR1109)

Aide de l'ANR 497 361 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2019 - 48 Mois

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