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Une étude de l'équipe de Véronique Witko-Sarsat

L’équipe de Véronique Witko-Sarsat publie dans Journal of Experimental Medicine la découverte d’une cible prometteuse de traitements anti-inflammatoires.

Le neutrophile est une cellule essentielle de la défense contre les bactéries qu’il détruit grâce à des médiateurs très puissants comme les espèces réactives de l’oxygène, produites en grandes quantités après activation de la NADPH oxydase (NOX2). Ce phénomène est appelé « l’explosion respiratoire ». Si l’activation et l’élimination des neutrophiles du site inflammatoire ne sont pas contrôlées, l'inflammation persiste et le neutrophile devient un acteur dangereux capable d’endommager les tissus. 

Visualisation de l'interaction entre PCNA et p47phox

Les travaux de l’équipe de Véronique Witko-Sarsat ont montré que le proliferating cell nuclear antigen (PCNA) cytoplasmique, en s’associant à une sous-unité de NOX2 (la protéine p47phox), est un nouveau régulateur de l’explosion respiratoire ; il coordonne la production d’oxydants et augmente la survie du neutrophile.

D’un point de vue thérapeutique, le ciblage de l’interaction PCNA-p47phox dans le neutrophile, permet d’avoir un effet anti-inflammatoire puissant dans un modèle murin de colite, en favorisant la résolution de l'inflammation et en diminuant le stress oxydant.

Les neutrophiles représentent 70 % des leucocytes circulants et sont des acteurs majeurs de l’immunité innée. Historiquement, le neutrophile était étudié principalement pour sa fonction de phagocytose et de destruction des bactéries. On sait aujourd’hui que les neutrophiles sont doués de capacité immunomodulatrices et qu’ils sont impliqués dans de nombreuses pathologies non infectieuses, en particulier dans le cancer, dans les maladies autoimmunes, cardiovasculaires ou allergiques. 

Les neutrophiles sont les premières cellules qui migrent sur le site inflammatoire pour détruire les bactéries au moyen de molécules puissantes que sont les espèces réactives de l’oxygène générées en énormes quantités lors de l’activation de la NADPH oxydase encore appelée « explosion respiratoire ». Leur mission accomplie, les neutrophiles doivent être éliminés par les macrophages. Leur apoptose, mort cellulaire programmée qui empêche la libération des substances toxiques du neutrophile, est étroitement contrôlée afin de limiter la destruction des tissus avoisinants. La phagocytose des neutrophiles apoptotiques par les macrophages permet à ces derniers de synthétiser de nombreux médiateurs anti-inflammatoires. Si ces étapes sont dérégulées, l'inflammation chronique s'installe.

Les mécanismes permettant de coordonner l’activation du neutrophile et son apoptose, essentiels à la résolution de l’inflammation, sont aujourd’hui très mal connus. Les travaux de l’équipe de Véronique Witko-Sarsat ont permis de montrer que le proliferating cell nuclear antigen (PCNA) est une clé essentielle dans cette coordination.

PCNA, nommé le « Maestro de la réplication » est une protéine ancestrale dont la structure trimérique en forme de d'anneau est très conservée au cours de l’évolution. Dans les cellules eucaryotes, PCNA était bien connu en tant que protéine "échafaudage" exclusivement nucléaire ayant pour fonction d’assembler d'autres protéines afin d'orchestrer la réplication de l'ADN. L’équipe de Véronique Witko-Sarsat  avait déjà décrit la présence inattendue de PCNA dans le cytoplasme du neutrophile où il favorise sa survie en inhibant l’apoptose via la séquestration des procaspases (1). 

L’étude présentée ici a été réalisée en collaboration avec l’équipe de Jamel El-Benna (Hôpital Bichat, Paris),l’équipe de Philippe Frachet (Institut de Biologie Structurale, Grenoble) et les plateformes de l’Institut Cochin (Imagerie du vivant, histologie). L’analyse protéomique de l’interactome de PCNA dans le cytosol des neutrophiles a permis d’identifier de nombreuses protéines partenaires dont les composants de la NADPH oxydase. Une analyse structurale, moléculaire et fonctionnelle a permis de mettre en lumière l’association spécifique de PCNA avec la p47phox.

Grâce à des techniques de cristallisation et de modélisation moléculaires, les sites respectifs d’interaction entre PCNA et P47phox ont été identifiés avec une précision atomique. La fonction précise de cette interaction a ensuite été disséquée au niveau cellulaire, montrant que PCNA participe à l’assemblage et à la production d’oxydants. Enfin, dans un modèle de colite chez la souris au cours duquel les neutrophiles jouent un rôle majeur dans les lésions tissulaires, l’équipe de Véronique Witko-Sarsat a montré que l’inhibition de l’interaction PCNA-p47phox par une petite molécule, le T2AA, diminuait très significativement l’inflammation.

Ces travaux ont donc une implication clinique évidente puisqu’ils apportent la preuve de concept qu'il est possible d'avoir un effet thérapeutique anti-inflammatoire puissant en ciblant PCNA dans les neutrophiles, ce ciblage favorisant la résolution de l'inflammation et diminuant le stress oxydant.

 

 

 

 

Légendes

de l'image : Visualisation de l’interaction entre PCNA et p47phox par la méthode Duolink ® dite de ligation de proximité.

de la figure : dans le cytosol des neutrophiles, la protéine p47phox qui est un composant cytosolique de la NADPH oxydase est associée à PCNA (Panneau de gauche). Le modèle murin de colite déclenchée par le TNBS (TetraNitroBenzène Sulfonic acid) est caractérisé par une inflammation aigue dominée par les neutrophiles activés qui génèrent des espèces réactives de l’oxygène. Le T2AA en interférant avec l’association PCNA-p47phox a un puissant effet anti-oxydant et anti-inflammatoire caractérisé par une accélération de la réparation de l’épithélium intestinal (Panneau de droite).

 

En savoir plus

Ohayon D, De Chiara A, Dang PM, Thieblemont N, Chatfield S, Marzaioli V, Burgener SS, Mocek J, Candalh C, Pintard C, Tacnet-Delorme P, Renault G, Lagoutte I, Favier M, Walker F, Hurtado-Nedelec M, Desplancq D, Weiss E, Benarafa C, Housset D, Marie JC, Frachet P, El-Benna J, Witko-Sarsat V.  Cytosolic PCNA interacts with p47phox and controls NADPH oxidase NOX2 activation in neutrophils. J Exp Med. 2019 Sep 6. pii: jem.20180371.

 

Contact chercheur

 

(1) Witko-Sarsat V, Mocek J, Bouayad D, Tamassia N, Ribeil JA, Candalh C, Davezac N, Reuter N, Mouthon L, Hermine O, Pederzoli-Ribeil M, Cassatella MA. Proliferating cell nuclear antigen acts as a cytoplasmic platform controlling human neutrophil survival. J Exp Med. 2010 Nov 22;207(12):2631-45.