Thse C.Molle 2

UNIVERSIT LIBRE DE BRUXELLES

Facult de Mdecine

Institut dImmunologie Mdicale

Etude de la rgulation des diffrentes cytokines de la famille de linterleukine-12.

Cline Molle

Travail ralis sous la supervision du Professeur Michel Goldman et du Docteur Stanislas Goriely

Thse prsente en vue de lobtention du titre de Docteur en Sciences Biomdicales

Octobre 2009

i

LISTE DES ABBREVIATIONS

-/-: Knock Out ADN: acide dsoxyribonuclique ADNdb: ADN double brin APC: cellule prsentatrice dantignes ARN: acide ribonuclique ARNm: ARN messager ARNdb: ARN double brin ARNsb: ARN simple brin BCR: B cell receptor BMDC: DC drive de moelle osseuse CBP: CREB-binding protein CD: cluster of differentiation cDC: cellule dendritique conventionnelle C/EBP: CAAT element binding protein CMH: complexe majeur dhistocompatibilit CTL: lymphocytes T cytotoxiques DAI: DNA-dependent activator of IRFs DAMP: damage-associated molecula pattern DC: cellules dendritiques DD: death domain DBD: DNA binding domain EAE: encphalomylite autoimmune exprimentale EBI3: EBV-induced gene 3 GL: ganglion lymphatique GM-CSF: granulocyte-macrophage colony stimulating factor GPCR: rcepteurs coupls aux protines G IAD, IRF association domain IFN: interfron IL: interleukine IKK : IkB kinase IPS-1: Interferon promoter stimulator-1 IRAK : IL-1 receptor-associated kinase IRF: IFN regulatory factor ISRE: IFN-stimulated response element JAK : Janus kinase LPS : lipopolysaccharide LRR: leucine rich repeats LC: cellules de Langerhans MAPK : mitogen-activated protein kinases Mda5: melanoma differentiation-associated gene 5 mDC: cellules dendritiques mylodes MEF: mouse embryonic fibroblast moDC: DC gnr partir de monocytes du sang en prsence de GM-CSF et dIL-4. MyD88: Myeloid differentiation factor 88 NAP1: NAK-associated protein 1 NES: sequence d'exportation nuclaire NF B: nuclear factor- BNK: Natural Killer NKT: lymphocyte T Natural Killer NLR: NOD-like receptors NLS: signal de localisation nuclaire

ii

NOD: nucleotide-binding-oligomerization domain PAMP: pathogen-associated molecular patterns priphrique pDC: cellules dendritiques plasmacytodes PKR: double stranded RNA-dependent protein kinase polyI:C: polyinosine-polycytidylic acid PRR: pathogen recognition receptor RLH: RIG-I-like Helicases RIG-I: Retinoic acid Inducible Gene-I STAT: signal transducer and activator of Transcription TAK1/TAB: TGF -activated Kinase 1/TAK1 Binding protein TANK: TRAF family member-associated NF B activator TBK1: TANK-binding kinase 1 TCR: T cell receptor T : lymphocyte T gamma-delta Th: lymphocyte T auxiliaire TLR: Toll-like receptor TIR: TLR and IL-1 receptor related TIRAP: TIR domain containing adaptator protein TNF: tumor necrosis factor TRAF: TNF receptor associated factor TRAM: TRIF-related adaptor molecule T reg: lymphocyte T rgulateur TRIF: TIR domain-containing adaptor inducing IFN-b, galement appele TICAM-1

iii

TABLE DES MATIERES

LISTE DES ABBREVIATIONS..................................................................................................... i

TABLE DES MATIERES.............................................................................................................iii

RESUME ................................................................................................................................... - 1 -

INTRODUCTION ..................................................................................................................... - 2 -

1 Les cellules dendritiques au sein de la rponse immune........................................................ - 2 -

1.1 L'immunit inne et adaptative .........................................................................................................- 2 -

1.2 Les sous-populations de cellules dendritiques ..................................................................................- 4 -

1.3 La gnration des cellules dendritiques.............................................................................................- 4 -

1.4 Les fonctions des cellules dendritiques .............................................................................................- 5 -

2 Reconnaissance des pathognes par les "pattern recognition receptors" de signalisation- 13 -

2.1 Les rcepteurs de la famille Toll Like.............................................................................................- 13 -

2.2 Les rcepteurs cytosoliques.............................................................................................................- 18 -

3 La famille des IRFs (interferon regulatory factors) ............................................................ - 22 -

3.1 Structure et expression des IRFs .....................................................................................................- 22 -

3.2 Activation des IRFs.........................................................................................................................- 23 -

3.3 Les fonctions biologiques des IRFs.................................................................................................- 26 -

4 Les cytokines de la famille de l'interleukine 12 .................................................................... - 33 -

4.1 Les sources cellulaires.....................................................................................................................- 33 -

4.2 Les rcepteurs et leur signalisation .................................................................................................- 35 -

4.3 Les fonctions biologiques................................................................................................................- 36 -

4.4 La rgulation transcriptionnelle.......................................................................................................- 43 -

BUT DU TRAVAIL................................................................................................................. - 47 -

RESULTATS ........................................................................................................................... - 48 -

1 Implication d'IRF3 dans l'activation du gne de l'IL-12p35 induite par TLR4 et TLR3 - 48 -

2 La synthse d'IL-27 induite en rponse l'engagement de TLR4 dpend de manire

critique d'IRF3 ................................................................................................................................. - 57 -

3 Le rle du complexe ISGF3 dans l'expression du gne de l'IL-27p28 induite par les TLRs

rvle un mcanisme d'activation transcriptionnelle en deux tapes.......................................... - 68 -

DISCUSSION ET PERSPECTIVES ................................................................................... - 114 -

iv

1 Modles de rgulation transcriptionnelle des cytokines de la famille de l'IL-12............. - 114 -

1.1 Rgulation transcriptionnelle de l'IL-12........................................................................................- 114 -

1.2 Rgulation transcriptionnelle de l'IL-23........................................................................................- 117 -

1.3 Rgulation transcriptionnelle de l'IL-27........................................................................................- 118 -

1.4 Rgulation diffrentielle de l'IL-12, IL-23 et IL-27. .....................................................................- 121 -

2 Implication de l'axe IFN /IL-27 dans les rponses antivirales. ........................................ - 124 -

3 Importance de l'axe IFN /IL-27 dans les maladies autoimmunes.................................... - 126 -

4 Implication dans l'immaturit du systme immunitaire nonatal. ................................... - 128 -

4.1 Production des cytokines de la famille de l'IL-12 par les cellules dendritiques nonatales. .........- 128 -

4.2 Implications pour les stratgies vaccinales....................................................................................- 129 -

BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................ - 131 -

- 1 -

RESUME

Les cellules dendritiques sont les sentinelles du systme immunitaire. Elles sont

dissmines dans la plupart des tissus et organes et sont capables de dtecter la

prsence de pathognes. La perception des signaux de danger se fait notamment grce

la prsence de rcepteurs de la famille Toll (TLRs). Deux voies de signalisation, qui

reposent sur l'activation des molcules adaptatrices MyD88 ou TRIF, peuvent tre

induites par lengagement de ces rcepteurs par leur ligand. Ces voies de signalisation

mnent lactivation de diffrents facteurs de transcription ncessaires la production

de cytokines telles que les membres de la famille de linterleukine-12 (IL-12).

La famille de lIL-12 comprend quatre cytokines htrodimriques: lIL-12 (p35/p40),

lIL-23 (p19/p40), lIL-27 (p28/EBI3) et lIL-35 (p35/EBI3). Chacune de ces cytokines

possde des fonctions bien dfinies et parfois complexes qui sont essentielles pour

ltablissement des rponses immunes innes et adaptatives mais galement pour

l'attnuation de ces rponses limitant ainsi les effets dltres causs l'organisme par

des rponses immunes excessives. La rgulation transcriptionnelle de ces cytokines est

complexe puisque la prsence des deux sous-units est indispensable leur production

par la cellule.

Dans le cadre de ce travail, nous avons tudi l'implication de facteurs de transcription

de la famille des IRFs dans linduction des gnes codant pour les sous-units qui

composent les cytokines de la famille de l'IL-12 en rponse lengagement des diffrents

TLRs. Le facteur de transcription IRF3 activ en aval de la voie TRIF dpendante joue un

rle crucial dans la production des IFNs de type I et des rponses antivirales. Nos

rsultats indiquent que ce facteur est galement directement impliqu dans l'activation

des gnes codant pour les sous-units p35 et p28. Par contre, ce facteur ne participe pas

au contrle de l'expression de l'IL-12/23p40, lIL-23p19 et d'EBI3. Nos observations

indiquent quIRF3 coopre avec d'autres membres de la famille des IRFs. En effet, IRF1

permet l'expression optimale des sous-units p35 et p28 alors qu'IRF9 joue un rle

essentiel dans le contrle de l'expression de la p28, deux facteurs activs par la boucle

autocrine des IFNs de type I. Nos rsultats indiquent donc quen rponse aux ligands

TLRs, l'expression des diffrentes sous-units qui composent les cytokines de la famille

de l'IL-12 est rgule de manire diffrentielle et complexe. Les facteurs de transcription

de la famille des IRFs, de par leur implication dans le contrle de lexpression de

certaines de ces sous-units, participent la balance entre ces diffrentes cytokines.

- 2 -

INTRODUCTION

1 Les cellules dendritiques au sein de la rponse immune

1.1 L'immunit inne et adaptative

L'organisme doit faire face des infections par une grande varit de pathognes et la

survie de l'hte dpend de sa capacit reconnatre l'agent infectieux et induire une

rponse immunitaire approprie. Le systme immunitaire comprend lensemble des

cellules et des molcules qui nous protgent de tous ces dangers. Il est efficace grce

l'action coordonne de la rponse inne caractrise par sa rapidit et de la rponse

adaptative dfinie par sa spcificit.

Le premier mcanisme de dfense du corps humain est constitutif et se compose des

pithlia, comme la peau et les muqueuses, qui sont des barrires physiques ayant pour

fonction dempcher linvasion des pathognes. De plus, certains peptides antimicrobiens

sont produits de manire constitutive par les cellules pithliales. Des enzymes, telles

que le lysozyme et les dfensines, sont ainsi prsentes dans les fluides scrts comme

les larmes. Ces mcanismes sont prsents au niveau des sites continuellement en

contact avec les microbes et leur capacit destructrice est strictement dirige contre ces

microbes et non contre les cellules de l'hte, grce leur prsence dans des

compartiments bien dfinis ou la nature de leur activit. Ces barrires ne sont

cependant pas infaillibles et il arrive que certains micro-organismes les traversent, par

exemple lors dune lsion. La prsence de lagent pathogne au sein de lorganisme a

pour consquence lactivation du systme immunitaire. La rponse immune se droule en

deux phases : dans un premier temps, la rponse inne et dans un second temps, la

rponse adaptative (Fig 1).

Lors de linfection, lagent pathogne est rapidement confront aux effecteurs de la

rponse inne qui assure une protection de courte dure. Si linfection persiste, la

rponse adaptative est induite. Cette dernire est gnre plus lentement mais est plus

spcifique que la rponse inne et donne lieu au phnomne de mmoire, cest--dire

que lors dune seconde exposition par le mme antigne, la rponse qui se dveloppe

sera plus rapide et intense que la rponse initiale (Tableau 1).

Les effecteurs du systme immunitaire inn peuvent tre rpartis en deux classes : les

facteurs solubles et les composants cellulaires.

- 3 -

Les facteurs solubles comprennent le complment qui est un ensemble de protines

plasmatiques intervenant dans la lyse de certaines bactries, lactivation de cellules

phagocytaires et lopsonisation; les protines de phase aige qui augmentent la

rsistance linfection et induisent la rparation des tissus endommags et une srie de

chimiokines.

Les composants cellulaires comprennent les cellules polynuclaires (neutrophiles,

osinophiles, basophiles, mastocytes), les cellules phagocytaires telles que les cellules

dendritiques (DCs), monocytes, macrophages qui internalisent les pathognes alors

exposs une srie de molcules intracellulaires toxiques, et dautres sous-types

cellulaires tels que les cellules T , les cellules NK (Natural Killer) ou les cellules NKT

doues de proprits cytotoxiques non spcifiques. L'activation de ces cellules ncessite

la reconnaissance du micro-organisme infectieux. La nature du pathogne est dfinie

grce des rcepteurs gntiquement dtermins qui reconnaissent des structures

molculaires communes aux micro-organismes, les PRRs (Pathogen Recognition

Receptor) 1.

A ct de leur rle effecteur dans les rponses innes, les cellules dendritiques

permettent de lier l'immunit inne et adaptative de part leur proprit de cellules

prsentatrices d'antignes (APCs) 2. La rponse adaptative dpend des lymphocytes T et

B. Le rcepteur port par les lymphocytes T (T-cell receptor, TCR) et B (B cell receptor,

BCR) est le rsultat dun rarrangement somatique des gnes des segments V, D et J 3.

Ce mcanisme alatoire de gnration de rcepteurs permet la formation d'un rpertoire

caractris par une grande diversit cependant ces rcepteurs ne sont pas capables de

dterminer la nature du pathogne 1. Les lymphocytes B reconnaissent lantigne dans sa

conformation native et rpondent aux stimuli antigniques par leur division et leur

diffrenciation en plasmocytes qui scrtent les anticorps. Les lymphocytes T, quant

eux, reconnaissent uniquement des peptides drivs des protines antigniques logs

dans une molcule du complexe majeur dhistocompatibilit (CMH) prsent la surface

des APCs 4. L'engagement du TCR induit l'expansion clonale des lymphocytes T et leur

diffrenciation en lymphocytes T effecteurs. La ncessit d'une expansion clonale et

d'une diffrentiation des cellules naves spcifiques de l'antigne en cellules effectrices

avant de pouvoir contribuer aux dfenses de l'hte explique le dlai observ lors de la

mise en place de la rponse adaptative ainsi que l'importance d'une premire ligne de

dfense rapide mdie par la rponse inne.

- 4 -

1.2 Les sous-populations de cellules dendritiques

Les cellules dendritiques sont dcrites comme les principales cellules prsentatrices

d'antignes. Ces cellules reprsentent une population htrogne et sont prsentes dans

tous les organes lymphodes ainsi que dans la plupart des tissus non lymphodes. On

distingue deux populations majeures de DCs: d'une part, les DCs migratrices des tissus

non lymphodes et les DCs rsidentes des tissus lymphodes communment appeles DCs

conventionnelles (cDCs); d'autre part les DCs plasmacytodes (pDCs).

Les cDCs ont pour principales fonctions de maintenir la tolrance au soi et d'induire des

rponses spcifiques diriges contre les pathognes 5. Les DCs migratrices capturent

donc des antignes au niveau des tissus et migrent en permanence vers la zone T des

ganglions lymphatiques (GLs). Ce processus est amplifi en prsence de signaux

inflammatoires 6. Les cellules de Langherans (LC), prsentes dans l'piderme et certaines

muqueuses, sont considres comme l'exemple type de DC migratrice 7. Au niveau des

tissus lymphodes, les DCs capturent et prsentent des antignes au sein de l'organe

lymphode. Chez la souris, ces cellules sont les plus tudies et ont t divises en

plusieurs populations: les DCs CD4+CD8 -, les DCs CD4-CD8 + et une population double

ngative (CD4-CD8- 8.

Les pDCs scrtent d'importante quantit d'interfron (IFN) en rponse aux infections

virales et activent les cellules T contre les antignes viraux 9. Ces cellules circulent dans

le sang et on les retrouve dans la moelle osseuse, la rate, le thymus, les GLs.

Contrairement aux autres DCs, en l'absence d'infection, ces cellules ne migrent pas de

manire efficace vers les tissus priphriques.

A ct de ces deux populations de DCs, deux autres sous-types de DCs ont t dcrits.

Les DCs inflammatoires ou Tip DCs sont des cellules qui ne sont pas prsentes dans un

organisme sain et apparaissent suite une infection. Ces cellules se diffrencient partir

de monocytes, produisent des taux importants de TNF et expriment fortement iNOS 10-

12. Finalement, les slan DCs sont des cellules prsentes dans le sang qui diffrent des

DCs circulantes de par leur phnotype (6-sulfo LacNAc+ CD1c- CD16+). Ces cellules sont

caractrises par leur capacit produire rapidement de grandes quantits d'IL-12 en

rponse divers stimuli 13.

1.3 La gnration des cellules dendritiques

In vivo, les DCs se diffrencient partir de deux populations de progniteurs: les "clonal

common myeloid" progeniteurs et les "clonal common lymphoid" progeniteurs 14.

Beaucoup de cellules intermdiaires entre ces progniteurs et les diffrentes DCs ont t

- 5 -

dcrites mais les mcanismes exacts menant la gnration des DCs ne sont pas encore

clairement dfinis 15.

Diffrentes cytokines et facteurs de transcription cooprent pour le dveloppement

optimal des diffrentes sous-populations de DCs. De plus, de nombreuses cytokines telles

que le GM-CSF, le TNF et l'IL-4, produites lors d'une inflammation, jouent un rle dans

le processus de diffrenciation des monocytes en DCs observ dans ces conditions au

niveau des tissus non lymphodes 16,17.

In vitro, diffrentes techniques de culture permettent de gnrer des DCs (Tableau 2). La

plus courante pour les DCs humaines est la gnration partir des monocytes isols du

sang. La prsence de cytokines, principalement le GM-CSF et l'IL-4, dans le milieu de

culture induit leur diffrenciation en DCs. Pour la gnration de DCs murines, ce sont le

plus souvent des progniteurs drivs de la moelle osseuse qui sont utiliss. Diffrentes

cytokines telles que le GM-CSF ou le FLT3L peuvent induire leur diffrenciation en

diffrents sous-types de DCs selon la cytokine utilise 16,17.

1.4 Les fonctions des cellules dendritiques

1.4.1 La reconnaissance des pathognes

La reconnaissance des pathognes par les effecteurs de la rponse inne se fait par

lintermdiaire de rcepteurs dont la spcificit est gntiquement prdtermine. Ces

rcepteurs reconnaissent certaines structures hautement conserves et prsentes dans

un large groupe de micro-organismes. Ces structures sont appeles "pathogen-

associated molecular patterns" (PAMPs) et les rcepteurs capables de les reconnatre

sont appels "pattern-recognition receptors" (PRRs).

Les PAMPs possdent trois caractristiques communes qui en font des cibles idales 18:

Ce sont des structures molculaires prsentes uniquement chez les micro-

organismes. La reconnaissance de ces PAMPs par les rcepteurs du systme

immunitaire inn lui permet de faire la distinction entre le soi et le non-soi.

Ce sont des structures invariantes parmi les organismes appartenant une mme

classe de manire ce qu'un nombre limit de rcepteur permettent la dtection

d'une grande varit de micro-organismes.

Ces structures sont essentielles la survie des microbes, leur mutation ou leur

perte serait ltale. Par consquent, des mutants qui pourraient chapper la

reconnaissance ne peuvent pas tre gnrs.

- 6 -

Il faut noter que la prsence des PAMPs n'est pas restreinte aux micro-organismes

pathognes, ils sont galement prsents chez les micro-organismes non pathognes. En

effet, les PAMPs ne comprennent aucun facteur de virulence, unique aux organismes

pathognes. Les mcanismes permettant l'hte de tolrer les organismes non

pathognes ne sont pas encore entirement dfinis. Ces mcanismes sont pourtant

essentiels tant donn le contact permanent avec la flore commensale. Le confinement

de cette flore ainsi que la production de cytokines anti-inflammatoire, telles que l'IL-10 et

le TGF , participent sans doute cette tolrance. Un drglement de ces mcanismes

induirait une activation continue des rponses inflammatoires ayant des consquences

potentiellement ltales pour l'hte.

Le systme immunitaire est capable de rpondre non seulement aux infections mais

galement la mort, aux lsions ou encore au stress cellulaire non physiologiques 19.

C'est la libration des DAMPs (damage-associated molecular patterns) partir de

compartiments intracellulaires suite la perte de l'intgrit de la membrane plasmique

lors de la ncrose qui active les cellules du systme inn (Fig 2) 20. Ce phnomne est

absent lors de l'apoptose qui correspond la mort cellulaire physiologique. A l'heure

actuelle, diffrentes molcules endognes sont connues pour tre des DAMPs. Quant aux

rcepteurs impliqus dans la reconnaissance de ces DAMPs, ils sont relativement divers

et ont t beaucoup moins tudis que les rcepteurs des PAMPs. Certains rcepteurs

sont capables de reconnatre la fois des PAMPs et des DAMPs. Le tableau 3 est une liste

exhaustive de ces molcules et de leur rcepteur.

Les PRRs sont exprims par la plupart des effecteurs du systme inn et en particulier

par les cellules dendritiques. Ces rcepteurs peuvent tre diviss fonctionnellement en

trois classes 21:

Les PRRs scrts, qui fonctionnent comme des opsonines en se liant sur les

cellules de la membrane microbienne et facilitant la reconnaissance par le

complment et les phagocytes (par exemple: Mannan-binding lectin).

Les PRRs participant lendocytose, qui interviennent dans la capture et le

cheminement du pathogne vers les lysosomes (par exemple: Macrophage

mannose receptor).

Les PRRs de signalisation qui induisent lexpression de gnes impliqus dans la

rponse immunitaire, incluant les cytokines inflammatoires. Ce groupe comprend

des PRRs membranaires auxquels appartient la famille des rcepteurs Toll-like

(TLRs); ainsi que des PRRs cytosoliques tels que la famille des RLHs ((RIG-1)-Like

Helicases), la PKR (double stranded RNA-dependent protein kinase), la famille des

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NLRs (NOD-Like Receptors) et le DAI ( DNA-dependent activator of IFN regulatory

factors).

Lengagement de ces rcepteurs par leurs ligands respectifs a de nombreux effets, entre

autres, sur les DCs. On observe une augmentation de leur survie, de la scrtion de

chimiokines ainsi que du niveau dexpression de rcepteurs aux chimiokines induisant

leur migration. Mais surtout, il induit laugmentation de lexpression des molcules du

CMH, des molcules de co-stimulation et la production de cytokines, trois vnements

essentiels pour initier lexpansion clonale ainsi que la diffrenciation en cellules effectrices

des lymphocytes T nafs 22.

Les PRRs de signalisation sont les rcepteurs qui jouent un rle prpondrant dans

l'activation des DCs. Nous les dcrirons plus amplement dans le chapitre suivant.

1.4.2 La prsentation des antignes

Les DCs sont considres comme des APCs professionnelles de par leur extraordinaire

capacit gnrer des peptides antigniques et les prsenter en association avec une

molcule de CMH. Les DCs immatures rsident dans les tissus priphriques, elles ont un

grand potentiel d'endocytose mais sont inefficaces pour la gnration et la prsentation

de peptides antigniques. L'exposition un pathogne induit la maturation des DCs. En

effet, la stimulation des DCs par des PAMPs, tel que les ligands des TLRs, influence la

capture des antignes, les rarrangements des endosomes, l'expression la surface des

molcules du CMH ainsi que l'expression de molcules de costimulation 23. En ce qui

concerne l'acquisition des antignes, la stimulation par les TLRs augmente de manire

transitoire ce processus qui devient compltement inefficace lorsque la DC est mature.

L'ensemble de ces modifications s'opre au cours de la migration des DCs des tissus

priphriques vers les organes lymphodes. Cette migration est dirige par une

chmokine (CCL19) dont l'expression du rcepteur (CCR7) est induite la surface des

DCs par la rencontre avec le pathogne 24.

La prsentation des antignes peut se faire par deux voies distinctes: la voie endogne

associe la prsentation de l'antigne par une molcule de CMH de classe I et la voie

exogne associe la prsentation de l'antigne par une molcule de CMH de classe II

(Fig 3). La voie endogne est active dans la plupart des types cellulaires et permet la

prsentation de peptides synthtiss par la cellule aux lymphocytes cytotoxiques T CD8+.

Ce processus active donc les T CD8+ suite des vnements intracellulaires comme une

infection virale, la prsence de bactries intracellulaires ou la transformation de la cellule.

La voie exogne n'est fonctionnelle que chez les APCs (DCs, macrophages, cellules B et

cellules pithliales thymiques) et induit l'activation des lymphocytes T CD4+. Les

- 8 -

peptides prsents par cette voie sont drivs de protines captures partir du milieu

extracellulaire par des mcanismes tels que la phagocytose et l'endocytose 23.

D'importants changements intracellulaires dans des cellules non immunes sont induits

par une infection virale ou par la transformation. Ces vnements doivent tre rapports

au systme immunitaire pour assurer une activation efficace de la rponse T CD8+. En

plus des deux voies classiques, les DCs sont capables de faire ce qu'on appelle la

"prsentation croise" leur donnant ainsi la possibilit d'activer des T CD8+ contre des

virus ou des bactries dont elles ne sont pas la cible cellulaire 23. Ce mcanisme implique

la phagocytose de fragments drivs des cellules infectes ou des pathognes

intracellulaires lorsqu'il possdent une forme extracellulaire transitoire et le passage des

antignes de la vacuole de phagocytose vers le cytoplasme de la DC 25.

1.4.3 L'induction de la diffrenciation des cellules T effectrices

Lorsque les cellules du systme immunitaire inn ne parviennent pas liminer un agent

microbien et que par consquent l'infection persiste, les dfenses de l'hte sont

renforces par la gnration des cellules de la rponse adaptative. La protection contre

diffrents groupes de pathognes require diffrentes sortes de rponses effectrices et le

dveloppement d'une rponse inapproprie mne souvent des immunopathologies. Le

rcepteur permettant l'activation des lymphocytes T effecteurs n'est cependant pas

capable d'identifier l'origine du pathogne. Cette information lui est fournie par la DC 26.

Arrives dans la zone des cellules T des GLs, les DCs matures fournissent diffrents

signaux aux lymphocytes T (Fig 4). La liaison du TCR au CMH de classe II prsentant le

peptide antignique (signal 1) assure la spcificit antignique mais nassure en aucun

cas lorigine pathogne de lantigne prsent. L'initiation de la rponse T ncessite la

prsence de molcules costimulatrices la surface de la mme DC qui interagissent avec

leur rcepteur la surface du lymphocyte T (signal 2). Les molcules costimulatrices

peuvent modifier le signal induit par le TCR. Selon les molcules, elles peuvent tre

exprimes de manire constitutive ou inductible cependant la majorit est induite par

l'activation de la cellule. Bien que l'effet le plus connu de la liaison des molcules de

costimulation leur rcepteur est l'activation des cellules T, certaines molcules ont un

rle de rgulation ngative. Une mme cellule peut exprimer des molcules de

costimulation effet positif et ngatif ce qui contribue la complexit du processus

d'activation des lymphocytes T 27. Les molcules les mieux caractrises sont le CD80

(B7.1) et le CD86 (B7.2) qui se lient au rcepteur CD28 du lymphocyte T 21. La zone de

contact entre la DC et la cellule T est appele synapse immunologique. Le regroupement

dans cette rgion des diffrentes molcules indispensables l'activation des T effecteurs

- 9 -

ainsi que des molcules d'adhsion assure une interaction durable ncessaire

l'activation complte du lymphocyte T 28. L'engagement du TCR et des molcules de

costimulation activent la cellule T mais ne lui donnent pas d'information quant la nature

du pathogne et donc du type de rponse ncessaire. Ce sont les cytokines, produites

par les DCs et les autres acteurs de la rponse inne, qui dirigent le type de rponse

effectrice qui rsultera de la diffrenciation des cellules T (signal 3) 29. Les cytokines

impliques dans la maturation des cellules T peuvent avoir un effet activateur ou

inhibiteur de l'expression de facteurs de transcription critiques pour la diffrenciation

d'une rponse effectrice spcifique. Les cytokines produites par un sous-type de T

effecteur donn participent au maintien de la diffrenciation de ce sous-type et agissent

comme rgulateur ngatif de la diffrenciation des autres sous-types de rponse.

Finalement, les cytokines scrtes par les T effecteurs jouent aussi un rle de messager

permettant aux cellules T d'influencer les autres cellules au cours de la rponse immune 30.

En l'absence d'infection, une faible proportion des DCs priphriques capture des

antignes drivs du soi et migre vers les GLs. Ces cellules ne sont que partiellement

matures puisqu'elles n'ont pas reu la stimulation par les PAMPs drivs des pathognes.

Par consquent, elles n'expriment que peu de molcules du CMH, pas de molcules de

costimulation rgulation positive et ne produisent pas de cytokines. Dans ces

conditions, la reconnaissance du peptide par des lymphocytes T va induire leur apoptose.

Si les DCs expriment des molcules de costimulation rgulation ngative, elles vont

induire le phnomne d'anergie par lequel la cellule T devient incapable de rpondre

une stimulation antignique. Ces mcanismes contribuent au phnomne de tolrance au

soi.

1.4.3.1 Les diffrentes rponses effectrices

Les lymphocytes de type Th1 et Th2 ont t longtemps considrs comme les seules

orientations possibles pour la diffrenciation des lymphocytes T nafs. La dcouverte des

lymphocytes T rgulateurs induits (iTreg) et surtout des Th17 a boulvers ce dogme. A

prsent, d'autres types de rponse effectrice ont t dcrits, savoir les lymphocytes Tfh

(follicular helper), les Th9 et les Th22 (Fig 5). Dans certains cas, les mcanismes de

diffrenciation et les fonctions prcises de ces effecteurs doivent encore tre dfinis.

Le dveloppement de la rponse de type Th1 est initi par la prsence d'IFN (produit par

exemple par les cellules NK) et favoris par l'IL-27, cytokine de la famille de l'IL-12

produite par les APCs (Fig 6). Les voies de signalisation actives par ces cytokines ainsi

que par l'engagement du TCR induisent l'expression de T-bet (Th1-specific T box

transcription factor), facteur de transcription crucial pour la diffrentiation des cellules

- 10 -

Th1 31,32. En association avec d'autres facteurs de transcription, T-bet induit son tour la

production d'IFN et l'expression d'IL-12R 2 qui forme avec la sous-unit IL-12R 1 le

rcepteur l'IL-12 33. L'IL-12 produite par les APCs peut alors se lier son rcepteur ce

qui amplifie la production d'IFN mettant en place une boucle de rtrocontrle positif.

D'autre part, T-bet inhibe l'expression de GATA3 (GATA-binding protein 3), facteur de

transcription indispensable la diffrenciation des cellules Th2 34. En plus de l'IFN , les

cellules Th1 produisent principalement du TNF . Ces cytokines permettent une meilleure

activation des cellules T CD8+ qui, par la scrtion de perforines, granzymes ou par le

systme Fas-FasL, vont liminer les cellules infectes. Les cellules Th1 interagissent avec

les macrophages de manire augmenter leurs fonctions microbicides naturelles. Cette

voie favorise donc llimination des agents intracellulaires.

La prsence dIL-4 induit le dveloppement de cellules T CD4+ de type Th2. La liaison de

cette cytokine son rcepteur active une cascade de signalisation qui mne

l'expression de GATA3 (Fig 6) 35. Ce facteur avec l'aide de Stat6 induit la production dIL-

4, IL-5 et IL-13. L'IL-4 agit de manire autocrine et paracrine pour stabiliser la

diffrenciation des cellules Th2. GATA3 est galement un inhibiteur de l'expression d'IFN

35. Les lymphocyte Th2 induisent, tant par laction des cytokines produites que par une

interaction directe, la diffrenciation des lymphocytes B en plasmatocytes ainsi que le

recrutement des osinophiles. Cette voie favorise donc llimination des parasites

extracellulaires.

La diffrenciation des lymphocytes Th17 dpend de la prsence de TGF (transforming

growth factor- ) et d'IL-6 (Fig 6) 36. Ces deux cytokines permettent l'expression de

ROR T (retinoic-acid-receptor-related orphan receptor- T). Ce facteur de transcription

initie l'expression d'IL-21 qui lui-mme induit l'expression du rcepteur l'IL-23 la

surface de ces cellules T 37. L'IL-23 produite par les APCs agit sur ces cellules pour

stabiliser et amplifier la diffrenciation des Th17 ainsi que pour induire la production de

cytokines effectrices telles que l'IL-17 et l'IL-22 38. Il faut noter que des diffrences ont

t observes entre l'homme et la souris concernant les cytokines ncessaires la

diffrenciation des Th17. En effet, chez l'homme, cest l'IL-1 et non le TGF qui semble

tre impliqu dans la gnration de ces cellules 39,40. Les cellules Th17 permettent une

mobilisation des neutrophiles et sont impliques dans la protection contre Klebsiella

pneumoniae, Citrobacter rodentium, Mycobacteria, Borrelia burgdorferi et Candida

albicans indiquant un rle dans les dfenses contre les bactries extracellulaires et les

champignons 41.

L'IL-6 et l'IL-21 sont galement impliques dans la diffrenciation des Tfh par l'induction

de l'expression du facteur de transcription Bcl-6 spcifique cette rponse lymphocytaire

- 11 -

42. Bcl-6 augmente l'expression des ARNm pour l'IL-6R, l'IL-21R et le CXCR5, tous

importants pour la diffrenciation et la fonction de ces cellules. L'IL-6, quant lui,

augmente aussi la production d'IL-21 mettant en place un rtrocontrle positif 43. L'IL-

21, avec l'aide d'autres molcules telles que ICOS et OX40, participe en plus la fonction

des Tfh qui est de permettre aux cellules B de se diffrencier en cellules mmoires ou en

plasmatocytes producteurs d'anticorps de grande affinit 44.

Lorsque seul le TGF est prsent, c'est la diffrenciation des lymphocytes iTreg qui est

induite via l'expression de Foxp3 45. L'expression optimale de ce facteur de transcription

dpend de la prsence d'IL-2 qui est donc ncessaire pour l'expansion des iTreg 46. Les

iTreg, en association avec les Treg naturels gnrs au niveau du thymus, contrle les

diffrentes rponses immunes qui peuvent causer des destructions tissulaires lors d'une

activation excessive. Les iTreg inhibent les rponses lymphocytaires par des mcanismes

varis illustrs la figure 7.

Rcemment, deux quipes ont mis en vidence que l'association du TGF l'IL-4 induit la

diffrenciation d'une population effectrice distincte caractrise par une production

importante d'IL-9 et par consquent nomme Th9 47,48. Un facteur de transcription

spcifique cette rponse effectrice n'a pas encore pu tre identifi. De plus, l'ajout de

TGF des lymphocytes T diffrencis en cellules de type Th2 induit une

reprogrammation de ces cellules en lymphocytes de type Th9. Une telle plasticit n'avait

jamais t observe entre les diffrentes rponses effectrices. Il est donc envisageable

que les Th9 se diffrencient partir des Th2. D'autre part, les Th2 et les Th9 sont

associs l'limination des helminthes et donc une autre explication de ce phnomne

serait une adaptation du systme pour un meilleur contrle des rponses diriges contre

ces parasites. Par ailleurs, il a t montr que l'IL-9 d'une part contribue la gnration

de Th17 et induit sa propre production par ces cellules, et d'autre part amliore les

fonctions rgulatrices des T rgulateurs 49. Ces donnes suggrent des relations

complexes entre les Th9 et les autres populations effectices.

Les Th22 sont les derniers lymphocytes effecteurs avoir t dcrits 50,51. Ces cellules

productrices d'IL-22 mais pas d'IL-17, dont la diffrenciation in vitro peut tre induite en

prsence d'IL-6 et de TNF, pourraient tre responsables de plusieurs maladies

inflammatoires de la peau. Les rsultats obtenus concernant les facteurs de transciption

impliqus dans la gnration de ces Th22 sont contradictoires. Des tudes

supplmentaires sont donc ncessaires pour comprendre les mcanismes impliqus dans

la diffrenciation de ces cellules.

- 12 -

1.4.4 L'induction de la tolrance

En plus de leur rle dans la rponse inne et dans l'induction de la rponse adaptative,

les DCs sont galement impliques dans les mcanismes de tolrance indispensables au

maintien de l'intgrit de l'organisme hte. En effet, des TCRs capables de reconnatre

des peptides antigniques drivs de protine du soi peuvent tre gnrs par le

processus de recombinaison alatoire du TCR. Un systme de slection, appel tolrance

centrale, permet dliminer les lymphocytes porteurs de tel TCRs avant qu'ils ne soient

largus dans le flux sanguin. Les DCs du thymus jouent un rle majeur dans la

prsentation du peptide lors de cette slection 52.

- 13 -

2 Reconnaissance des pathognes par les "pattern recognition

receptors" de signalisation

Nous allons dtailler les principaux PRRs qui permettent dactiver les cellules dendritiques

suite la reconnaissance dun pathogne ainsi que les voies de signalisation induites par

lengagement de ces rcepteurs. La premire partie de ce chapitre est consacre aux

rcepteurs membranaires de la famille Toll Like. La seconde partie dcrit les RLHs, PKR,

NLRs et DAI, ensemble de rcepteurs appartenant la famille des rcepteurs

cytosoliques.

2.1 Les rcepteurs de la famille Toll Like

2.1.1 Structure et expression des TLRs

Les Toll-Like rcepteurs (TLRs) sont des molcules hautement conserves au cours de

l'volution (le plus ancien TLR identifi est exprim chez le ver Caenorhabditis elegans).

Cette famille de rcepteurs a initialement t dcouverte chez la drosophile. La protine

Toll a d'abord t identifie comme essentielle pour ltablissement de la polarit dorso-

ventrale lors de lembryogense. Dautres tudes ont ensuite rvl que Toll a aussi un

rle critique dans les rponses immunes innes antifongiques et antibactriennes de

linsecte adulte 53.

Chez les mammifres, on identifie l'heure actuelle une dizaine de protines homologues

Toll qui forme la famille des TLRs. Ce sont des rcepteurs de type I transmembranaires

caractriss par un domaine extracellulaire riche en squence rpte de leucine (LRR) et

un domaine intracellulaire homologue celui du rcepteur linterleukine 1 (Toll/IL-1

receptor (TIR) domain) (Fig 8).

Impliqu seul ou en association avec des molcules accessoires dans la reconnaissance

de divers composants issus de pathognes 54, le domaine extracellulaire des TLRs

contient 19 25 copies en tandem du motif LRR dont la squence consensus est

XLXXLXLXX. Malgr la conservation des domaines LRR, les diffrents TLRs sont capables

de reconnatre des ligands structurellement diffrents 55. Les mcanismes permettant aux

LRRs de reconnatre des ligands distincts sont encore incompris.

Le domaine intracytoplasmique des TLRs, le domaine TIR, permet des interactions

protine-protine avec les molcules adaptatrices qui possdent galement un domaine

- 14 -

TIR. Cette rgion dhomologie contient trois botes conserves parmi les membres de

cette famille56. L'analyse de la structure des domaines TIR de TLR1 et TLR2 a rvl un

lment structurel important autour de la deuxime bote. Cette rgion forme une boucle

oriente vers l'extrieur de la protine contenant des acides amins dterminant pour le

contact avec les molcules de signalisation 57. L'ensemble des molcules contenant un

domaine TIR a une fonction essentielle dans les dfenses de l'hte.

Les TLRs sont exprims par de nombreuses cellules du systme immunitaire, incluant les

DCs, les macrophages, les lymphocytes B et certains types de lymphocytes T, de mme

sur des cellules non immunes comme les fibroblastes ou les cellules pithliales (Tableau

4) 21,55. Il est important de noter que les TLRs sont exprims diffrentiellement par les

cellules du systme immunitaire. En particulier, les APCs expriment des rpertoires de

TLRs diffrents (Tableau 5), rvlant ainsi une spcialisation de leur rponse vis--vis de

diffrents agents pathognes. Chez l'homme, les monocytes montrent une expression de

TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6, TLR7 et TLR8 et une absence dexpression de TLR3, TLR9

et TLR10. Les DCs mylodes expriment la plupart des TLRs lexception de TLR9. Les

pDCs expriment par contre des taux importants de TLR7 et TLR9 mais pas de TLR2,

TLR3, TLR4, TLR5 ou TLR8 58. Chez la souris, les diffrents sous-types de DCs prsentent

galement de lgres diffrences dans le profil d'expression des TLRs. De plus,

l'expression des TLRs n'est pas statique mais module de manire rapide en rponse

certains pathognes, de nombreuses cytokines ou des stress environnementaux.

Certains TLRs tels que TLR1, TLR2 et TLR4 sont exprims la surface cellulaire. D'autres

comme TLR3, TLR7, TLR8 et TLR9 sont exprims exclusivement dans des compartiments

intracellulaires tels que les endosomes (Fig 9). Les ligands de ces rcepteurs,

principalement des acides nucliques, ncessitent leur internalisation au niveau de ces

endosomes avant que toute induction de signalisation ne soit possible 59.

2.1.2 Les ligands des TLRs

Les ligands des TLRs sont largement exprims par les bactries, champignons, virus et

protozoaires permettant ainsi la dtection de l'entre de l'ensemble de ces pathognes

dans l'organisme hte par les sentinelles du systme immunitaire. L'engagement des

TLRs par un de ces PAMPs (dfinit prcdemment cf 1.1) induit l'expression d'un grand

nombre de gnes impliqus dans les dfenses de l'hte 60. Les ligands des TLRs peuvent

tre diviss en trois grandes catgories: les lipides et lipopeptides reconnus par TLR2 (en

association avec TLR1 ou TLR6) et TLR4; les protines dtectes par TLR5 et TLR4; les

acides nucliques reconnus par TLR3, TLR7, TLR8 et TLR9. En dehors de cette rpartition

gnrale, il faut noter que certains TLRs sont capables de reconnatre des ligands varis

- 15 -

ne partageant aucune similarit structurelle. Le nombre de ces ligands ne cesse

d'augmenter, le tableau 6 en donne un aperu.

L'invasion de l'organisme par un pathogne induit en ralit l'activation de plusieurs TLRs

mais aussi de PRRs autres que les TLRs. L'amplitude et la qualit de la rponse immune

induite dpendent donc de la distribution des ces rcepteurs sur les cellules immunes

rencontres par le pathogne. Ainsi, il a t montr que la stimulation de macrophages

ou de DCs par une combinaison de plusieurs ligands des TLRs tels que le polyI:C (ligand

TLR3) et le CpG ADN (ligand TLR9) a une action synergique sur la production de

cytokines, dont le TNF, l'IL-6 ou l'IL-12 61,62. Cependant, la production de cytokines peut

aussi tre influence de manire ngative par l'engagement simultan de plusieurs TLRs.

En particulier, la production d'IL-10 suite une stimulation de TLR2 bloque l'expression

d'IL-12 et d'IP10 produites par les DCs en rponse une stimulation de TLR3 ou TLR4 63.

L'induction synergique de cytokines a galement t dcrite lorsque les macrophages ou

les DCs sont stimules par l'association d'un ligand TLR et d'un ligand de NOD1, NOD2,

du rcepteur au -glucan ou encore du rcepteur Dectin-1 64.

2.1.3 Les voies de signalisation induites par lactivation des TLRs

La stimulation des TLRs par leur ligand dclenche lexpression de nombreux gnes

impliqus dans les rponses immunes.

Aprs la liaison du ligand, les TLRs dimrisent (formation dhtrodimre entre TLR2 et

TLR1 ou TLR6, formation dhomodimre pour les autres TLRs), ce qui induit un

changement de conformation ncessaire pour le recrutement de molcules adaptatrices.

Ce recrutement est possible grce la prsence du domaine TIR cytoplasmique des

TLRs. Quatre molcules adaptatrices sont connues ce jour: MyD88 (Myeloid

differentiation factor 88), TIRAP (TIR domain containing adaptator protein), TRIF (TIR

domain-containing adaptor inducing IFN- ) et TRAM (TRIF-related adaptor molecule).

L'existence de plusieurs molcules adaptatrices et leur participation dans les diverses

voies de signalisation actives par les TLRs permet de gnrer une diversit et une

spcificit au niveau de la rponse immune inne vis--vis d'un grand nombre de

pathognes. On distingue principalement deux voies de signalisation actives par

l'engagement des TLRs, la voie "MyD88 dpendante" et la voie "MyD88 indpendante"

(Fig. 10) 59.

2.1.3.1 La voie "MyD88 dpendante"

La voie MyD88 dpendante est analogue la voie de signalisation induite par le

rcepteur lIL-1. Tous les TLRs l'exception de TLR3 activent cette voie de

- 16 -

signalisation. MyD88 possde un domaine TIR en position C-terminale, par lequel il

sassocie avec le domaine TIR du TLR et un "Death domain" (DD) en position N-

terminale, par lequel il recrute IRAK-4 (IL-1R-associated protein Kinase 4). IRAK-4 est

une protine kinase qui comporte un DD en N-terminal et un domaine kinase (KD) dans

sa partie centrale 65. Le recrutement d'IRAK-4 induit son association avec IRAK1 ainsi

que la phosphorylation de ce dernier. Le complexe IRAK-4/IRAK-1 ainsi activ se dtache

de MyD88 et sassocie alors avec TRAF-6 (Tumor necrosis factor (TNF) receptor-activated

factor 6) menant lactivation de TAK1/TAB (TGF -activated Kinase 1/TAK1 Binding

protein). TAK1 induit l'activation de deux voies de signalisation. La premire voie aboutit

lactivation du facteur de transcription JNK (c-jun N-terminal kinase) et p38 via

lactivation des MAPKs (mitogen-activated protein kinase). La seconde voie augmente

lactivit du complexe I B kinase (IKK) compos de IKK , IKK et NEMO (ou IKK ). Ce

complexe induit la phosphorylation et la dgradation de I B (Inhibitor of NF B) qui

entrane la translocation nuclaire de NF B (nuclear factor- B). Ces facteurs de

transcription cooprent pour l'induction de lexpression de cytokines pro-inflammatoires,

de molcules de co-stimulation et de mdiateurs varis 66-68. Diffrents membres de la

famille de IRFs (interferon regulatory factor) sont activs par la voie de signalisation

MyD88 dpendante. Les mcanismes impliqus seront dcrits dans un chapitre

concernant cette famille de facteur de transcritpion (cf 3.2.1.2)

Dans cette voie, le rle essentiel de la molcule MyD88 est dmontr par le fait que la

production de cytokines inflammatoires, telles que le TNF et lIL-12p40, par les souris

invalides pour MyD88 en rponse la plupart des ligands TLRs est fortement rprime

69. De plus, les souris MyD88-/- sont rsistantes au choc endotoxique induit par le LPS

mais sont trs sensibles aux infections bactriennes 70. De manire tonnante, les DCs

isoles partir de ces souris prsentent une maturation phnotypique comparable celle

des DCs de type WT et produisent des IFNs de type I en rponse au LPS et au polyI:C.

En outre, l'activation de NF B et des MAPKs par ces deux ligands est toujours observe

dans les DCs MyD88-/-, bien que ce soit de manire retarde 71. Les dcouvertes faites

partir des souris dficientes pour MyD88 ont t des indices quant l'existence d'autres

voies de signalisations actives par l'engagement de TLR3 et TLR4 et fonctionnant de

manire indpendante MyD88.

Une autre molcule adaptatrice, TIRAP, contient un domaine TIR dans sa partie C-

terminale et interagit avec la partie intracellulaire de TLR4 et TLR2 72. Grce aux souris

invalides pour le gne codant pour TIRAP, il a t montr que celui-ci est impliqu dans

lactivation prcoce de NF B en rponse au LPS mais pas dans son activation tardive. De

plus, la production de cytokines pro-inflammatoires en rponse au ligand TLR2 est

svrement diminue dans les cellules dficientes pour TIRAP 72. Cet adaptateur joue en

- 17 -

fait un rle important dans les rponses immunes dpendantes de MyD88 induites par

TLR4 et TLR2 puisqu'il permet le recrutement via sa partie N-terminale de MyD88 56,73.

2.1.3.2 La voie "MyD88 indpendante"

La recherche d'autres molcules contenant un domaine TIR a permis l'identification du

troisime adaptateur nomm TRIF. Le rle physiologique de TRIF a t rvl par

l'analyse des souris dficientes pour TRIF et des souris Lps2 prsentant une mutation

menant l'inactivation du gne codant pour TRIF. Ces tudes dmontrent que TRIF est

essentiel pour l'activation de la voie MyD88 indpendante induite par l'engagement de

TLR3 et TLR4. Les DCs gnrs partir des souris TRIF-/- ou Lps2 mutant prsentent un

dfaut de production d'IFNs de type I mais aussi de cytokines pro-inflammatoires en

rponse au LPS et au polyI:C. Une observation importante est le maintien de l'activation

de NF B dans la phase prcoce de l'activation par le LPS alors que l'absence de TRIF

inhibe compltement l'activation de ce facteur suite la stimulation par le polyI:C74,75.

Cette voie MyD88 indpendante participe aussi l'augmentation de l'expression des

marqueurs dactivation la surface des cellules dendritiques induite par le LPS et ce par

l'intermdiaire des IFNs de type I 76. Ces observations indiquent que la cascade de

signalisation active par la stimulation de TLR4 par le LPS est spare en deux groupes:

une voie MyD88 dpendante qui mne la production de cytokines pro-inflammatoires

avec une activation rapide de NF B, et une voie MyD88 indpendante associe

linduction de gnes IFN-inductibles et la maturation des cellules dendritiques avec une

activation lente de NF B.

Cette voie TRIF-dpendante implique des molcules de signalisation qui lui sont propres

mais galement des molcules qu'elle partage avec la voie MyD88 dpendante. TRIF

interagit avec le TIR domaine du TLR et recrute ensuite plusieurs protines effectrices

grce diffrents motifs d'interaction protique. TRAF3 se lie la partie C-terminale de

TRIF et permet le recrutement de TANK (TRAF family member-associated NF B activator)

ou de NAP1 (NAK-associated protein 1), selon l'engagement de TLR4 ou TLR3

respectivement. Ces deux facteurs sont des protines "scaffold" qui assurent l'activation

optimale de TBK1 (TRAF-family-member-associated NF B-activator (TANK)-binding

kinase 1) et IKK , kinases indispensables pour la phosphorylation d'IRF3 77. Ce dernier

est le facteur critique pour l'induction de la production d'IFN et de cytokines interfron-

dpendantes 78. Pour l'activation de NF B, TRIF utilise deux voies de signalisation. D'une

part, TRAF-6 est recrut au niveau de la rgion N-terminale de TRIF. L'introduction d'une

mutation dans cette rgion de TRIF inhibe par consquent l'activation de NF B mais pas

celle d'IRF3 79. D'autre part, lactivation de NF B peut aussi impliquer RIP-1 (receptor-

- 18 -

interacting protein 1) qui sassocie avec la rgion C-terminale de TRIF et active le

complexe IKK 80.

Le quatrime adaptateur contenant un domaine TIR, TRAM, est impliqu dans la voie

MyD88 indpendante/TRIF dpendante induite par TLR4. L'analyse du rle de TRAM

grce l'utilisation des souris TRAM-/- indique que cette molcule est spcifiquement

implique dans la voie de signalisation MyD88 indpendante en aval de TLR4. Les DCs

isoles de ces souris prsentent un dfaut d'activation d'IRF3 en rponse au ligand de

TLR4 81. Par contre, l'activation d'IRF3 et de NF B ainsi que la production de cytokines

suite la stimulation de TLR3 est normale dans les DCs TRAM-/-.

2.1.4 La rgulation ngative des TLRs

La production efficace de mdiateurs inflammatoires est essentielle pour le

dveloppement de rponses immunes effectrices. Cependant, si ces rponses ne sont pas

contrles, elles peuvent aboutir une rponse inflammatoire excessive et des lsions

tissulaires. Dans le cas de l'activation des TLRs, les voies de signalisation induites par

l'engagement de ces rcepteurs sont soumises une rgulation ngative impliquant

diffrentes molcules de multiples niveaux. Parmi les inhibiteurs de la signalisation en

aval des TLRs, un membre de la famille IRAK, IRAK-M, a la particularit de ne pas avoir

d'activit kinase et empche la formation du complexe entre IRAK-4 et TRAF6 82. MyD88s

est une isoforme de MyD88 qui ne possde pas la rgion intermdiaire et par consquent

est incapable de recruter IRAK-4 et d'activer IRAK-1 83. SOCS1 par contre exerce un effet

suppresseur direct sur NF B en facilitant l'ubiquitination et par consquent la dgradation

de p65 84. L'ubiquitination et la dgradation de la forme phosphoryle de MAL sont aussi

induites par SOCS1 85.

En plus des rgulateurs endognes des TLRs, de nombreux virus ont dvelopp des

mcanismes permettant d'inhiber l'activation de ces voies de signalisation. Par exemple,

la protine A46R du virus de la vaccine contient un domaine TIR qui lui permet de se lier

MyD88, Mal, TRIF et TRAM inhibant l'activation des molcules de signalisation en aval

de ces adatapteurs 86. Le virus de l'hpatite C produit une protine appele NS3/4A qui

clive TRIF d'une part et inhibe l'interaction de TBK1 avec IRF3 d'autre part 87,88.

2.2 Les rcepteurs cytosoliques

Les virus et certaines bactries peuvent accder au cytoplasme des cellules. Il est donc

indispensable pour l'hte d'avoir sa disposition des molcules lui permettant de

dtecter la prsence de ces pathognes. Ce sont des rcepteurs cytosoliques qui jouent

ce rle de PRRs intracellulaires.

- 19 -

2.2.1 La protine kinase active par l'ARN double brin (PKR)

La PKR est la premire molcule possdant la capacit de dtecter la prsence d'ARNdb

avoir t identifie. L'activit de la PKR est induite par la liaison de l'ARNdb produit lors

de la rplication virale aux deux "dsRNA binding motifs" (dsRBM) prsents dans la rgion

N-terminale de la protine 89. La PKR bloque la traduction des ARNm viraux et cellulaires

par la phosphorylation du facteur eIF-2 (eukaryotic initiation factor 2) ce qui empche la

rplication virale (Fig 11) 90. Par l'intermdiaire de molcules de signalisation telle que

TRAF, cette enzyme mne l'activation de NF B qui participe la production d'IFN et

l'tablissement de la rponse antivirale. Les souris PKR-/- sont plus sensibles aux

infections par le VSV (Vesicular Stomatitis Virus), indiquant que la PKR joue un rle dans

la gnration de rponses antivirales in vivo 89.

2.2.2 La famille des "RIG-1 Like Helicases" (RLHs)

Cette famille de rcepteur reconnat l'ARN viral et est importante pour la production

d'IFNs de type I dans de nombreux types cellulaires l'exception des DCs

plasmacytodes 91,92. Elle comprend trois rcepteurs cytosoliques: RIG-1 (retinoic acid

inducible gene 1), Mda5 (melanoma differentiation-associated gene 5) et LGP2

(laboratory of genetics and physiology 2). RIG-1 et Mda5 contiennent un domaine

hlicase en C-terminal impliqu dans la dtection de l'ARN et deux domaines CARD

(Caspase recruitment domain)-like dans la partie N-terminale qui sont ncessaires pour

l'activation de la cascade de signalisation 93. LGP2 possde le domaine hlicase mais pas

le domaine CARD-like indiquant que ce rcepteur jouerait plutt un rle de rgulation

ngative en entrant en comptition avec RIG-1 et Mda5 pour la liaison de l'ARN viral 94.

L'utilisation des souris dficientes pour RIG-1 ou Mda5 ont permis de dmontrer la

pertinence in vivo de ces rcepteurs dans les rponses antivirales 92,95. Ces souris nous

ont galement permis de mieux dfinir la spcificit de ces deux rcepteurs. Les souris

RIG-1-/- ont une sensibilit accrue des virus possdant un gnome ARNsb (simple

brin) comme le virus influenza, le virus de l'encphalite japonaise et le VSV (Vesicular

Stomatitis Virus) 93. Les souris Mda5-/- dveloppent une rponse normale contre ces

virus mais sont sensibles dautres virus ARNsb tel que la famille des picornavirus 92.

Mda5 est aussi impliqu dans la reconnaissance du polyI:C (ARN double brin synthtique)

96. Rcemment, la structure molculaire qui est la base de la reconnaissance des ARNsb

par RIG-1 a t dcouverte alors que le ligand de Mda5 n'est pas encore caractris.

RIG-1 dtecte la prsence d'ARN dont la partie 5' triphosphate ne possde pas de "cap"

97. De tels ARNs ne sont pas produits par les cellules eucaryotes.

- 20 -

La cascade de signalisation active par l'engagement de RIG-1 et Mda5 induit l'activation

de NF B et des IRFs (Fig 12). La premire molcule s'associer RIG-1 et Mda5 par une

interaction CARD-CARD est IPS-1 (Interferon promoter stimulator-1, aussi connu sous

le nom de Cardif, MAVS ou VISA) 98. En dehors de son domaine CARD, IPS-1 possde

une rgion transmembranaire qui lui permet d'tre localis dans la membrane externe de

la mitochondrie. Cette localisation lui est indispensable puisque son clivage le rend inactif

99. Les macrophages et les DCs isols de souris IPS-1-/- sont dficients pour la production

d'IFNs de type I suite l'activation de RIG-1 et Mda5 mais pas suite l'engagement des

TLRs ou du DAI 100. IPS-1 recrute TRADD (TNFR-associated death domain) ensuite TRAF3

qui fait le lien avec les kinases TBK1 et IKK responsables de l'activation d'IRF3 et IRF7

induisant ainsi la production d'IFNs de type I 101,102. L'activation de NF B par contre

dpend du recrutement de FADD (Fas-associated death domain protein) et RIP-1

(receptor-interacting protein 1) qui activent leur tour le complexe IKK 103. Les cellules

dficientes pour FADD ont une production rduite d'IFN et de cytokines pro-

inflammatoires suggrant que FADD participe aussi l'activation des IRFs 104.

2.2.3 Le "DNA-dependent activator of IFN regulatory factors" (DAI)

En plus de rcepteurs cytosoliques permettant la dtection des ARNs, une molcule

capable d'avertir la cellule de la prsence d'ADN dans le cytoplasme a t mise en

vidence et appele DAI (DNA-dependent activator of IFN regulatory factors) 105. Cette

protine contient en N-terminal trois rgions, Z , Z et D3 qui forment le domaine de

liaison de l'ADN (Fig 13) 106. DAI possde aussi un domaine de signalisation encore peu

tudi. DAI est impliqu dans la dtection d'ADN d'origine virale et bactrienne et

d'ADNsb synthtique tel que le poly(dA-dT) (ou B-DNA). Suite la prsence d'un de ces

ligands, DAI subit une oligomrisation et interagit directement avec TBK1 et IRF3 107.

D'autres molcules, RIP1 et RIP3, interagissent avec DAI et induisent l'activation de NF B

108. Finalement, une tude met en vidence un dfaut partiel de la rponse au B-DNA

lorsque IPS-1 est absent 109. Un facteur rcemment dcouvert, STING/MITA (Stimulator

of interferons genes/mediator of IRF3 activation) pourrait intervenir en association avec

IPS-1 puisque la production d'IFN est fortement dficiente en l'absence de ce facteur

110,111.

L'activation de la rponse immune presque normale obtenue suite une stimulation de

souris DAI-/- par l'ADN in vivo et in vitro suggre la prsence d'autres rcepteurs

cytosoliques permettant la dtection de l'ADN 105.

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2.2.4 La famille des "NOD Like Receptors" (NLRs)

La famille des NLRs regroupe les sous-familles des protines NODs (nucleotide-binding

oligomerization domain), des protines NALPs (NACHT- ; LRR- and pyrin-domain-

containing proteins) et de IPAF/NAIP (ICE-protease activating factor/neuronal apoptosis

inhibitor protein). Les protines de cette famille possdent trois domaines: un domaine

LRR (leucine-rich repeats) en C-terminal pour l'activation par le ligand, un domaine

central NACHT permettant une oligomrisation et un domaine effecteur en N-terminal qui

active la cascade de signalisation 112.

Les protines NODs, NOD1 et NOD2 tant les plus connues, sont les premiers NLRs

identifis. Ils dtectent la prsence de PAMPs d'origine bactrienne dans le cytoplasme

113. Un domaine CARD constitue le domaine effecteur des NODs; NOD1 en possde un

alors que NOD2 en possde deux. NOD1 est exprim de manire ubiquitaire et son ligand

est un driv du peptidoglycan provenant des bactries Gram- dont la structure minimale

est l'acide g-D-glutamyl-meso-diaminopimalique (iE-DAP). L'expression de NOD2 est

restreinte aux cellules mylodes. Son ligand est aussi un driv du peptidoglycan, le

muramyl dipeptide (MDP) qui lui est prsent chez les bactries Gram- et Gram+. Lors de

l'activation de lun de ces rcepteurs, la molcule RIP2/RICK est recrute grce une

interaction entre le domaine CARD qu'elle possde et le domaine CARD de NOD. Cette

interaction mne l'activation de NF B via le complexe IKK. L'activation de facteurs en

aval de la voie des MAPKs, en particulier de p38MAPK, ERK et JNK, en rponse

l'engagement des NODs a t dcrite (Fig 14) 114,115.

La famille des protines NALPs comprend 14 membres qui prsentent un domaine

effecteur commun appel PYD 116. NALP3, la protine la mieux caractrise, est active

en rponse des PAMPs provenant de bactries telles que Staphylococcus aureus ou

Listeria monocytogenes ainsi que par des signaux de danger endognes comme l'ATP ou

les cristaux d'acide urique. La prsence d'un de ces ligands va induire loligomrisation de

NALP3 et ensuite son association ASC par une interaction PYD-PYD. ASC va ensuite

recruter la pro-Caspase-1 par une interaction CARD-CARD pour former l'inflammasome

indispensable dans le processus qui mne au clivage de la pro-Caspase-1 en Caspase-1

active et ainsi la production d'IL-1 et dIL-18 mature (Fig 15) 117. La protine IPAF par

contre, possde un domaine CARD et peut induire la formation de linflammasome par le

recrutement direct de la pro-Caspase-1. Seule ou en association avec NAIP, elle participe

la dtection de pathognes intracellulaires tel que Salmonella typhimurium, Shigella

flexneri ou Legionella pneumophila (Fig 16) 118.

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3 La famille des IRFs (interferon regulatory factors)

La famille des IRFs (IFN regulatory factors) se compose de neuf membres: IRF1, IRF2,

IRF3, IRF4 (aussi connu sous le nom de PIP, LSIRF ou ICSAT), IRF5, IRF6, IRF7, IRF8

(galement appel ICSBP) et IRF9 (aussi appel ISGF3 ). Ces facteurs de transcription

jouent des rles dterminants et varis au cours des rponses immunes inne et acquise.

3.1 Structure et expression des IRFs

Les IRFs contiennent plusieurs domaines qui sont communs tous les membres de la

famille ainsi que des domaines qui sont spcifiques certains membres (Fig 17). Tous les

IRFs possdent un "DNA-binding domain" (DBD) ainsi qu'un domaine de rgulation. Le

DBD est situ en position N-terminale et contient cinq rsidus tryptophane conservs. Ce

domaine possde une structure hlice-boucle-hlice et permet aux facteurs de se lier

spcifiquement une squence d'ADN appele "IFN-stimulated response element" (ISRE,

A/GNGAAANNGAAACT). Tous les IRFs l'exception d'IRF6 contiennent un "IRF association

domain" (IAD) dans la partie C-terminale. Ce domaine leur permet de former des

homodimres ou htrodimres. Un signal de localisation nuclaire (NLS) est galement

prsent chez la plupart des membres de la famille des IRFs. IRF2, IRF3, IRF4 et IRF5

possdent un domaine de rpression qui devient actif en prsence de partenaires de

liaison spcifiques ou aprs phosphorylation 119.

Lexpression des IRFs par les diffrents types cellulaires de mme que les facteurs qui

influencent cette expression ont t rsums dans 119,120.

IRF1 est faiblement exprim par de nombreux types cellulaires au repos tels que les

cellules T, les cellules NK, les macrophages et les DCs. Cependant, l'expression d'IRF1

est fortement augmente par diffrents agents tels que les virus, le LPS, l'IFN et l'IFN

121,122. Les lsions l'ADN induisent galement l'expression de ce facteur.

IRF2 est exprim constitutivement par les cellules B, les cellules T et les macrophages.

Son expression est induite par l'IFN ou les infections virales mais dans une moindre

mesure que celle d'IRF1.

IRF3 est exprim de manire constitutive dans le cytoplasme de tous les types

cellulaires. Son IAD est entour par deux domaines dautoinhibition (ID), qui

interagissent pour gnrer une conformation ferme d'IRF3. Sous cette forme, les IAD,

DBD et la squence de localisation nuclaire sont masqus, ce qui empche la

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dimrisation et la liaison lADN dans les cellules au repos. IRF3 possde aussi une

squence dexportation nuclaire (NES) 123,124.

L'expression d'IRF4 est restreinte aux cellules du systme immunitaire. Ce facteur est

prsent constitutivement et majoritairement dans le noyau des cellules B, des

macrophages et des DCs. Son expression peut tre induite dans les cellules T par une

stimulation antignique alors que l'IL-4 ou l'engagement du CD40 induisent l'expression

d'IRF4 dans les cellules B. La stimulation des macrophages par certains ligands des TLRs

tel que le LPS ou par l'IFN ne modifie pas le taux d'expression mais induit la

translocation nuclaire d'IRF4.

Les cellules B et les DCs expriment IRF5 de manire constitutive. La stimulation par les

IFNs de type I ou par des ligands des TLRs augmente son expression.

L'expression constitutive d'IRF6 est limite aux cellules de la peau.

Les cellules B ainsi que les monocytes expriment constitutivement IRF7 cependant le

taux d'expression est relativement faible. Les pDCs, par contre, prsentent un taux basal

d'expression d'IRF7 assez lev. L'expression de ce facteur peut tre induite par les IFNs

type I ou les infections virales mais galement par certains ligands des TLRs tels que le

CpG et le LPS.

IRF8 est constitutivement exprim par les cellules B, les macrophages et les DCs. Son

expression peut tre augmente dans les macrophages suite une stimulation par l'IFN

ou le LPS. IRF8 est galement exprim par les cellules T aprs l'engagement du TCR.

IRF9 est exprim de manire constitutive dans de nombreux types cellulaires incluant les

cellules B, T et les DCs. Les IFNs de type I et II augmentent son expression.

3.2 Activation des IRFs

3.2.1 Les IRFs et les voies de signalisation des TLRs

Diffrentes tudes mettent en vidence l'implication des membres de la famille des IRFs

dans les voies de signalisation actives par l'engagement des TLRs (Fig 18).

3.2.1.1 Activation des IRFs dans la voie TRIF dpendante

En rponse lengagement de TLR3 et TLR4 par leur ligand (dsRNA et LPS

respectivement), la voie MyD88 indpendante est active. Cette voie induit lactivation de

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deux kinases : IKK (I B kinase epsilon) et TBK1 (TANK-binding kinase 1) qui vont

phosphoryler IRF3, prsent dans le cytoplasme 102,125. L'utilisation de souris dficientes a

permis de dmontrer que l'activation de ce facteur est principalement mdie par

l'activit de TBK1 bien que les deux kinases aient la capacit de phosphoryler IRF3 126. La

phosphorylation perturbe les interactions inhibitrices par des rpulsions de charges. Il y a

trois rgions de phosphorylation, la premire contient les srines 385 et 386, la seconde

contient les srines 396 et 398, et la dernire contient les srines 402 et 405 et la

thronine 404. La phosphorylation dans les deux premires rgions dstabilise les

interactions entre les domaines dautoinhibition N- et C-terminaux tandis que celle dans

la troisime rgion induit louverture de la protine. Ces rarrangements structuraux ont

pour consquence lexposition du IAD et du DBD 123. IRF3 peut alors dimriser (Fig 19) et

subir une translocation nuclaire. Dans le noyau, IRF3 sassocie avec des coactivateurs

tels que CBP (CREB-binding protein) et p300. Ces derniers sont ncessaires pour la

formation dun holocomplexe qui possde une activit spcifique de liaison lADN. En

effet, dans le cadre de lholocomplexe, CBP, p300 et IRF3 interagissent avec le ISRE 127.

Par cette liaison diffrentes rgions promotrices, IRF3 active la transcription de

diffrents gnes.

Par la suite, la prsence dune squence NES (nuclear export signal) dans la structure

dIRF3 provoque son retour vers le cytoplasme ce qui termine lactivation

transcriptionnelle. Dans le cytoplasme, la forme phosphoryle dIRF3 subit une

polyubiquitination 128,129 et par consquent une dgradation par le protasome 130.

Un autre membre de la famille des IRFs est galement la cible de TBK1 et IKK . En effet,

la phosphorylation ncessaire l'activation d'IRF7 en aval de la molcule adaptatrice

TRIF dpend de ces kinases 126,131.

3.2.1.2 Activation des IRFs dans la voie MyD88 dpendante

Dans les DCs plasmacytodes, l'engagement de TLR7 et TLR9 par leur ligand mne

l'activation d'IRF7132. La voie de signalisation induite par ces TLRs est exclusivement

dpendante de la molcule adaptatrice MyD88. Dans ces conditions, lactivation dIRF-7

dpend d'une interaction directe avec le "death domain" de MyD88 133 et ncessite sa

phosphorylation par IRAK1 mais galement son ubiquitination par TRAF6 (Fig. 18b)

134,135. Une fois activ, IRF7 forme des dimres avant de transloquer dans le noyau. La

kinase IKK , qui interagit avec IRAK1 et IRAK4, contribue galement l'activation

d'IRF7. En effet, des pDCs drives de souris dficientes pour IKK prsentent un dfaut

de production d'IFN en rponse une stimulation par un ligand TLR7 ou TLR9 136. Deux

autres adaptateurs cytoplasmiques, TRAF3 et l'ostopontine, ont t impliqus dans

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lactivation dIRF-7 137,138. Finalement, la phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) est

importante pour la translocation nuclaire d'IRF7 139. A l'heure actuelle, les mcanismes

permettant ces diffrentes molcules de cooprer pour induire une activation optimale

d'IRF7 ne sont pas encore entirement compris.

Alors que l'ubiquitination d'IRF7 par TRAF6 induit son activation, il a t montr que

l'ubiquitination de ce facteur par la RTA (replication and transcription activator), protine

produite par l'herpes virus associ au sarcome de Kaposi (KSHV), induit sa dgradation

par le protasome 140. Cependant, des E3 ligases endognes spcifiques pour IRF7 n'ont

pas encore t mises en vidence.

Comme IRF7, IRF5 est capable d'interagir avec MyD88 et TRAF6 141 mais contrairement

IRF7, IRF5 se lie la rgion centrale de MyD88 (rgion qui comprend le domaine

intermdiaire et une partie du TIR domaine) 142. La formation d'un complexe entre

MyD88, TRAF6 et IRF5 a pour consquence la translocation nuclaire de ce dernier

probablement suite sa phosphorylation (Fig. 18c).

IRF1 est un facteur connu pour tre induit par la liaison de l'IFN son rcepteur. Il a

rcemment t dcrit que l'engagement de TLR9 a pour consquence la formation d'un

complexe entre IRF1 et MyD88. L'interaction entre ces deux facteurs fait galement

intervenir la rgion centrale de MyD88 et permet des modifications post-translationnelles

encore non identifies d'IRF1. Les autres molcules de signalisation impliques dans le

"licensing" d'IRF1 ne sont pas encore identifies. IRF1 ainsi modifi migre vers le noyau

de manire plus efficace et plus rapide (Fig. 18d) 143.

IRF8 est un autre membre de la famille qui participe la cascade de signalisation active

suite l'engagement de TLR9. Dans ce cas, IRF8 ne se lie pas MyD88 mais interagit

avec TRAF6 et favorise son ubiquitination menant une augmentation de l'activit de ce

dernier 144.

Finalement, lorsqu'IRF4 est prsent dans le cytoplasme, une colocalisation avec MyD88 a

t mise en vidence. Sa liaison la partie centrale de MyD88 a ensuite t demontre.

Dans ce cas, l'interaction entre ces deux facteurs ne mne pas l'activation d'IRF4 mais

est implique dans la rgulation ngative de la liaison d'IRF5 et IRF1 MyD88 tant

donn que ces trois facteurs partagent le mme site de liaison 142,145.

3.2.2 Les IRFs et les voies de signalisation des rcepteurs cytosoliques

Comme dcrit prcdemment, IRF3 et IRF7 sont activs suite la reconnaissance d'ARN

ou d'ADN par les rcepteurs cytosoliques tels que RIG-1, Mda5 ou DAI. Lors de

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l'activation des voies de signalisation en aval de ces rcepteurs, la phosphorylation de

ces IRFs est galement mdie par l'activit des kinases TBK1 et IKK avec un rle

prpondrant pour TBK1 146,147.

Rcemment, il a t dcrit qu'IRF5 est activ par la cascade de signalisation induite par

RIG-1 et Mda-5. Bien qu'IRF5 puisse tre phosphoryl par TBK1, les mcanismes

molculaires menant l'activation de ce facteur ne sont pas compltement lucids 148.

3.2.3 Les modifications post-traductionelles des IRFs

L'activit des IRFs est rgule par un ensemble de modifications post-traductionnelles. La

phosphorylation est le mcanisme majeur qui gouverne l'activit de la plupart des IRFs.

Cependant des modifications telles que l'actylation, l'ubiquitination mais aussi la

sumoylation jouent des rles dterminants tant dans la stabilisation que dans l'inhibition

de l'activit des IRFs 149-153. L'effet des diffrentes modifications post-traductionnelles

dcrites pour les diffrents IRFs est repris dans le tableau 7.

3.3 Les fonctions biologiques des IRFs

3.3.1 La rgulation de la production des interfrons de type I

La famille des IRFs a t dcouverte par leur fonction de rgulation de l'expression des

IFNs de type I. La famille des IFNs de type I comprend principalement la sous-famille des

IFN s ainsi que lIFN- . La sous-famille des IFN s est compose de 13 membres chez

lhumain et chez la souris exerant des activits biologiques similaires. Tous les membres

de la famille des IFNs de type I sont reconnus par un mme rcepteur compos des

sous-units IFNAR-1 et IFNAR-2 154. De nombreux types cellulaires sont capables de

synthtiser des IFNs. La rponse des mDCs suite la reconnaissance d'ARNdb par TLR3

lors d'une infection virale ou suite l'engagement de TLR4 par le LPS bactrien se traduit

notamment par la production de ces IFNs de type I. Cette induction est mdie par la

voie de signalisation TRIF dpendante active en aval de ces deux TLRs. Comme dcrit

prcdemment, l'initiation de cette voie de signalisation va mener l'activation du

facteur de transcription IRF3 qui joue un rle critique dans l'induction prcoce et rapide

des interfrons de type I 78. Une fois activ par l'action des kinases TBK1 et IKK , IRF3 va

se fixer sur le site ISRE prsent dans les promoteurs de lIFN et qui sont alors

exprims par la cellule. Ces derniers, agissant de manire auto- et paracrine via

lengagement de leur rcepteur IFNAR et lactivation de la voie JAK/Stat, vont induire

d'une part la formation d'homodimres Stat1 qui sont responsables de l'expression

d'IRF1 et d'autre part l'association d'IRF9, Stat2 et Stat1 pour former le complexe ISGF3

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(IFN-stimulates gene factor 3) 155. Ensemble, ces facteurs vont favoriser lexpression de

gnes IFN-inductibles parmi lesquel IRF7. En effet, l'expression de ce facteur dpend

directement de la liaison du complexe ISGF3 son promoteur 156. Une fois activ par

phosphorylation, IRF7 va cooprer avec IRF3 pour une induction optimale de la

production d'IFN mais galement pour induire l'expression de l'ensemble de la famille

des IFN s 157. Par ce mcanisme, IRF7 met ainsi en place un rtrocontrle positif (Fig

20). Une contribution d'IRF8 dans la production des IFNs de type I a galement t

suggre par diffrents travaux158,159. Le rle de ce facteur a rcemment t prcis, il

participe la phase amplificatrice de l'expression des gnes de IFNs de type I en se liant

directement au site ISRE prsent dans les rgions promotrices de ces diffrents gnes.

Cette liaison d'IRF8 assure un recrutement prolong de la RNA polymrase II, enzyme

essentielle du complexe de base qui initie la transcription 160. L'induction d'IFNs de type I

par les mDCs en rponse l'activation des rcepteurs cytosoliques tels que RIG-1, Mda-5

ou encore DAI suit le mme mcanisme biphasique impliquant IRF3 et IRF7 161. La

contribution d'IRF8 n'a pas t investigue suite l'engagement de ces rcepteurs.

Par ailleurs, la production d'IFN par les mDCs peut tre initie par l'engagement de

TLR9. Dans ces conditions, la production d'IFN n'implique ni IRF3, ni IRF7. En fait, c'est

IRF1 activ par la voie MyD88 dpendante qui contrle l'activit transcriptionnelle du

promoteur de l'IFN 162. Le CpG, via TLR9, est galement capable d'induire la production

d'IFN de type I par les pDCs. Dans ce cas, IRF7 gouverne exclusivement l'induction des

IFNs de manire MyD88 dpendante 132. En rponse l'engagement de TLR7, la

coopration entre IRF7 et IRF5 est ncessaire pour la production optimale d'IFN 163.

L'ensemble de ces donnes indique que les mcanismes d'induction de la synthse des

IFNs de type I par les IRFs sont dpendants de la stimulation et du type cellulaire.

3.3.2 La rgulation de la production de cytokines pro-inflammatoires

A ct du rle bien connu des IRFs dans la production d'IFNs de type I, deux membres

de la famille des IRFs participent la production de cytokines pro-inflammatoires. IRF5

et IRF8 sont activs par la voie MyD88 dpendante (cf 3.2.1.2.) et la production, par les

macrophages ou les DCs, de cytokines pro-inflammatoires telles que le TNF ou l'IL-6 est

dficiente en leur absence. L'implication d'IRF5 est confirme par la rsistance des souris

IRF5-/- au choc endotoxique induit par l'exposition de ces souris au CpG ou au LPS 141.

Les mcanismes prcis impliquant ces facteurs restent incompris l'heure actuelle.

L'hypothse d'une coopration entre IRF5, NF B et la voie des MAPKs est envisage. En

ce qui concerne IRF8, une participation l'activation de NF B et des MAPKs semble plus

plausible qu'une rgulation directe de l'expression des gnes codant pour ces cytokines.

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En effet, lors de la stimulation de cellules IRF8-/-, un dfaut d'activation de NF B et des

MAPKs est observ 144,164.

3.3.3 La rgulation du dveloppement des cellules du systme immunitaire

3.3.3.1 Dveloppement des sous-types de cellules dendritiques gouvern

par les IRFs

Plusieurs membres de la famille des IRFs sont impliqus dans la gnration des

diffrentes sous-populations de cellules dendritiques prsentes chez la souris (Fig 21).

Le rle d'IRF4 et IRF8 dans le dveloppement des DCs splniques a t mis en vidence

par l'observation de leur expression slective dans les diffrentes sous-populations. En

effet, l'expression d'IRF4 est leve dans les DCs CD4+ et les DCs DN alors que

l'expression d'IRF8 dans ces cellules est absente et trs basse, respectivement. A

l'inverse, les DCs CD8 + et les pDCs expriment de hauts taux d'IRF8 mais pas ou peu

d'IRF4. L'tude du dveloppement des DCs dans les souris dficientes pour IRF4, IRF8 ou

IRF4 et IRF8 a dmontr une corrlation entre l'expression d'un de ces facteurs dans un

sous-type cellulaire et sa ncessit pour le dveloppement de ce sous-type cellulaire.

Donc, en l'absence d'IRF4, la gnration des DCs CD4+ est largement compromise alors

le nombre de DCs CD8 + et de pDCs est fortement rduit dans les souris IRF8-/-. Dans la

rate des souris IRF8-/-IRF4-/-, seule quelques DCs DN sont prsentes alors que les autres

sous-populations sont compltement absentes. De plus, les cellules dendritiques isoles

partir de la rate de ces souris ne possdent pas de CMH II et sont incapables d'induire

une activation des lymphocytes T 165. Deux autres IRFs, IRF1 et IRF2, interviennent

galement dans la diffrenciation des cellules dendritiques. L'absence d'IRF1 induit une

lgre augmentation du nombre de pDCs alors que les DCs CD8 + diminuent. Cette

observation indique qu'IRF1 exerce une rgulation ngative sur le dveloppement des

pDCs mais agit de manire positive sur la diffrenciation des DCs CD8 + 166. D'autre part,

IRF2 est impliqu dans le dveloppement des DCs CD4+ tant donn la perte de cette

sous-population en absence d'IRF2 167.

Finalement, IRF2 et IRF8 sont requis pour le diffrenciation d'une dernire sous-

population de DCs: les cellules de Langherans 158,168.

3.3.3.2 Implication des IRFs dans la diffrenciation des cellules T

Le rle dcisif des IRFs dans le dveloppement des diffrents lymphocytes T effecteurs

est maintenant dcrit par de nombreuses tudes. Alors que les premires tudes

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indiquaient une influence indirecte des IRFs par leurs effets sur les APCs, il est

maintenant vident que plusieurs membres de la famille des IRFs agissent directement

sur la diffrenciation des cellules T.

IRF1 influence l'expression de nombreux gnes mais l'effet global de ce facteur est

l'induction des rponses de type Th1 (Fig 22). En son absence, l'induction de rponses de

type Th2 est fortement favorise et les souris IRF1-/- sont extrmement vulnrables aux

infections par Listeria monocytogenes et Leishmania major 169,170. IRF1 dirige les

rponses Th1 par de multiples mcanismes, la fois directs et indirects. Dans un premier

temps, IRF1 est ncessaire la diffrenciation des cellules NK (cf 3.3.3.4.). Les cellules

NK produisent de l'IFN rapidement aprs une infection qui va induire l'expression d'IRF1

par les APCs mais aussi par les lymphocytes T. Au sein des APCs, IRF1 rgule

positivement l'expression d'un ensemble de gnes qui initie ou maintient la

diffrenciation des rponses Th1. Les gnes codant pour les sous-units p35 et p40 de

l'IL-12, iNOS (inducible nitric-oxide synthase) mais aussi le gne codant pour la Caspase

1 sont ainsi activs. Les effets directs d'IRF1 passent d'une part par l'inhibition de

l'expression du gne codant pour l'IL-4 et d'autre part, par une liaison directe d'IRF1 au

promoteur de l'IL-12R 1 et par consquent l'induction de l'expression de l'IL-12R 1 la

surface des lymphocytes Th1 171,172.

IRF2 coopre avec IRF1 pour la gnration des cellules NK (cf 3.3.3.4.), l'induction de la

production de la sous-unit p40 de l'IL-12 et d'iNOS mais galement pour l'inhibition de

l'expression de l'IL-4 dans les cellules T 171,173,174. De plus, IRF2 limite la prolifration

d'une autre source cellulaire de l'IL-4, les basophiles 175. Ce facteur contribue par

consquent la diffrenciation des rponses de type Th1.

Les souris IRF8-/- ne sont pas capables de gnrer des cellules Th1 indiquant l'implication

de ce facteurs dans le dveloppement de cette rponse. Le rle d'IRF8 se limite sa

contribution la production d'IL-12, rgulant positivement l'expression des gnes codant

pour la p40 et la p35, son implication dans la gnration de DCs CD8 +, source

majeure d'IL-12 176.

La gnration de rponse de type Th2 est principalement gouverne par IRF4 (Fig 23)

177. L'action d'IRF4 s'effectue deux niveaux au sein de la cellule T. L'expression de ce

facteur est induite par l'engagement du TCR et suite la liaison de l'IL-4 son rcepteur.

Un fois produit dans le cytoplasme, IRF4 s'associe avec Stat6 et cet htrodimre induit

l'expression de GATA3. Ce facteur de transcription est essentiel la diffrenciation des

Th2 entre autre par le fait qu'il permet l'ouverture de la chromatine au niveau du

promoteur de l'IL-4. IRF4 est galement capable de s'associer avec NFAT-2. Ensemble,

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ces deux facteurs