Mécanismes responsables des différences liées au sexe dans la production d'IFNa TLR7-dépendante des cellules dendritiques plasmacytoïdes humaines : implication dans l'infection par le VIH

    Azar, Pascal (2016)
Thèse de doctorat
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    Type de document
    Thèse de doctorat
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    Titre
    Mécanismes responsables des différences liées au sexe dans la production d'IFNa TLR7-dépendante des cellules dendritiques plasmacytoïdes humaines : implication dans l'infection par le VIH
    Auteur
    Azar, Pascal
    Directeur de thèse
    Guéry, Jean-Charles
    Mejia, José Enrique
    Date de soutenance
    2016-06-30
    Établissement de soutenance
    Université de Toulouse
    Université Toulouse III - Paul Sabatier
    École doctorale
    Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
    Structure de recherche
    Centre de Physiopathologie de Toulouse-Purpan (CPTP), UMR 1043
    Discipline
    Immunologie
    Sujet
    Sciences du vivant
    Mots-clés en français
    Différences liées au sexe
    Cellules dendritiques plasmacytoides
    TLR7
    Oestrogènes
    VIH
    Polymorphisme
    Résumé en français
    Les maladies auto-immunes et les infections virales affectent différemment les femmes et les hommes. En général, les femmes développent des réponses immunes antivirales plus fortes mais sont plus susceptibles aux maladies auto-immunes. Des différences liées au sexe sont observées dans les fonctions innées des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) qui sécrètent de grandes quantités d'IFN de type I suite à l'activation de leur récepteur TLR7 par des ARNs viraux ou endogènes. Les ligands de TLR7 induisent une fréquence plus importante de pDCs productrices d'IFN-alpha chez les femmes que chez les hommes. Ceci pourrait être particulièrement relevant lors de l'infection par le VIH-1 où la charge virale et la progression de la maladie dépendent du sexe. Notre équipe a montré que l'activation du récepteur alpha aux œstrogènes (RE-alpha) par l'œstradiol (E2) augmentait les réponses TLR dépendantes des pDCs murines in vitro et que l'administration d'E2 à des femmes ménopausées produisait les mêmes effets. Cependant, une démonstration directe du rôle des récepteurs aux œstrogènes (RE) dans les pDCs humaines fait toujours défaut. De plus, des facteurs génétiques peuvent aussi contribuer aux différences liées au sexe dans les réponses innées des pDCs. Ainsi, un polymorphisme fréquent du gène TLR7 codé sur le chromosome X (c.32A>T, dbSNP rs179008) a été associé à des différences de susceptibilité à l'infection par le VIH. L'allèle c.32T de TLR7 est plus fréquemment retrouvé chez les femmes infectées par le VIH mais pas chez les hommes infectés. Il a été suggéré que cet SNP conduirait à une perte de fonction de TLR7 mais cela n'a jamais été directement démontré dans les pDCs et les mécanismes sous-jacents ne sont pas connus. Les objectifs de ma thèse étaient 1) d'étudier le rôle de la signalisation des REs sur les réponses TLR-dépendantes des pDCs humaines et 2) d'élucider les mécanismes des effets sexe-dépendants du SNP c.32A>T sur la réponse TLR7 des pDCs. Nous montrons d'abord que les pDCs humaines primaires expriment RE-alpha et RE-beta. Dans un modèle in vitro de différentiation de pDCs humaines, l'inhibition de la signalisation des REs par l'ICI182,780 induit une diminution de la maturation des pDCs et de leur production de cytokines après stimulation de TLR7. L'ICI182,780 inhibe également la production d'IFNalpha par la lignée de pDCs GEN2.2. À l'aide de shRNAs ciblant les gènes ESR1 (ER-alpha) ou ESR2 (ER-beta) dans les pDCs GEN2.2, nous montrons que le récepteur ER-alpha, et non ER-beta, est indispensable à la production optimale de cytokines. De plus, la supplémentation par de l'E2 augmente la production de cytokines chez les pDCs GEN2.2 cultivées en milieu déstéroïdé, indiquant un effet ligand dépendant de RE-alpha. Ensuite, nous avons confirmé que la fréquence de l'allèle c.32T de TLR7 tend à augmenter parmi les femmes infectées par le VIH-1. Nous démontrons que, contrairement aux hommes, chez les femmes porteuses de l'allèle c.32T contrôles ou infectées par le VIH, la fréquence des pDCs productrices d'IFN-alpha suite à une stimulation TLR7 est plus faible. De plus, la comparaison intra individuelle chez des femmes hétérozygotes pour cet SNP montre un enrichissement de la population de pDCs IFN-alpa+ en cellules exprimant l'allèle c.32A. Enfin, nos résultats montrent que cet SNP n'affecte pas la localisation ou le trafic intracellulaire de TLR7 mais induit une diminution du dosage de la protéine en inhibant la traduction de cette dernière par un mécanisme évoquant le biais d'usage des codons. En conclusion, nos résultats établissent clairement un rôle amplificateur de la signalisation RE-alpha sur la production d'IFN de type I par les pDCs humaines qui contribue aux différences liées au sexe dans leurs fonctions innées. De plus, nous avons démontré un effet inhibiteur sexe-dépendant du SNP c.32A>T sur la production d'IFN-alpha par les pDCs de femmes. En perturbant le taux de traduction et donc le dosage de TLR7 cet SNP augmenterait la susceptibilité des femmes à l'infection par le VIH.
    Résumé en anglais
    Infectious and autoimmune diseases affect women and men differently. In general, women develop stronger immune responses and are more susceptible to autoimmunity. Sex-linked differences are observed, in particular, in the innate functions of plasmacytoid dendritic cells (pDCs), which produce large amounts of type I interferon in response to the activation of Toll-like receptor 7 (TLR7) by viral or endogenous RNAs. TLR7 ligands elicit higher frequencies of IFN-alpha producing-pDCs in women than in men. This could be particularly relevant in the context of HIV-1 infection, where gender differences in viral load and disease progression are well established. Our team previously showed that estrogen signaling through estrogen receptor alpha (ERa) positively regulated the TLR-dependent responses of murine pDCs in vitro. Although we showed that estrogen therapy of post-menopausal women enhanced the TLR-mediated responses of pDCs, direct evidence for a role of ER signaling in human pDCs is still lacking. Besides the critical role of estrogens, genetic factors could also contribute to the sex bias in pDCs innate responses. A single nucleotide polymorphism (SNP; c.32A>T; rs179008) of the chromosome X gene encoding TLR7 has been associated with differential susceptibility to infection by HIV-1. This SNP translates into the substitution Gln11Leu in the leader peptide of TLR7, and is more frequently found in women with HIV-1, but not in HIV-1-infected men, relative to healthy controls. It has been suggested that this polymorphism would lead to a loss of function of TLR7, but this has never been directly demonstrated in pDCs, and the relevant mechanisms are not known. The objectives of my thesis were: 1) to investigate the role of ER-signaling in human pDCs on their TLR-dependent responses, and 2) to determine whether the TLR7 c.32A>T SNP may confer a sex-dependent defect in the TLR7-driven response of pDCs from women as compared to men, and to delineate the underlying mechanisms. First, we show that human primary pDCs express both ERa and ERß receptors. Using an in vitro model of human pDC differentiation, we show that blockade of ER signaling in developing human pDCs by the pure ER antagonist ICI182,780 inhibits both their maturation and inflammatory cytokine production upon TLR7 stimulation. ICI182,780 also inhibited the IFNa production of the Gen2.2 leukemic pDC line in response to TLR7 stimulation. Using shRNAs targeting either the ESR1 (ERa) or the ESR2 (ERß) gene, we provide evidence that ERa, but not ERß, is required to promote optimal cytokine responses in GEN2.2 pDCs and in developing human primary pDCs. Furthermore, we show that the impact of ER-alpha on GEN2.2 pDCs is ligand-dependent as supplementation of steroid-free medium with E2 enhanced their cytokine production. Second, in agreement with previous work by others on the c.32A>T SNP, we observed that the frequency of the c.32T allele of TLR7 tends to be higher among HIV-1 infected women. Furthermore, we found that, unlike pDCs from men, pDCs from women carrying the c.32T allele have an impaired TLR7-mediated IFN-a production, including pDCs from HIV-infected women. Furthermore, in same-donor comparisons from c.32A/T heterozygous women we demonstrated that IFN-a+ female pDCs are enriched in cells expressing the c.32A allele. Moreover, we show that this signal peptide polymorphism doesn't affect the trafficking or endosomal localisation of the receptor but impairs TLR7 translation in a codon-usage dependent mechanism thus inducing lower TLR7 protein dosage. These results show that ER-alpha signaling in human pDCs positively regulate type I IFN-production in response to TLR7 ligands and contribute to the sex bias in their innate functions. In addition, we provided evidence for a sex-dependent inhibitory effect of TLR7 SNP c.32A>T on IFN-alpha production by pDCs, through alteration of the TLR7 translation rate, thus possibly increasing the susceptibility of women carriers to HIV infection.
    Numéro national de thèse
    2016TOU30103
    Date de publication
    2017-01-20T14:00:50

Citation bibliographique

Azar, Pascal (2016), Mécanismes responsables des différences liées au sexe dans la production d'IFNa TLR7-dépendante des cellules dendritiques plasmacytoïdes humaines : implication dans l'infection par le VIH [Thèse de doctorat]