Bases structurales de la régulation des cytokines par les héparanes sulfates : régulation génique et optimisation d’un inhibiteur de l’interféron-gamma.

par Els Saesen

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Hugues Lortat-Jacob.

Soutenue le 29-01-2013

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Institut de Biologie Structurale (équipe de recherche) et de Institut de biologie structurale (laboratoire) .

Le président du jury était Christelle Breton.

Le jury était composé de Régis Daniel.

Les rapporteurs étaient Sylvie Ricard-Blum, Fabrice Allain.


  • Résumé

    L'interferon-γ (IFNγ) est une cytokine immunomodulatrice puissante, également dotée d'une activité antivirale. Il possède deux ligands de haute affinité : un récepteur par lequel il transmet ses signaux et des polysaccharides complexes de la famille des héparanes sulfates (HS), tous deux situés à la surface cellulaire. In vivo, la liaison aux HS permet de concentrer localement la cytokine et de réguler son activité biologique par le biais d'une protection partielle du domaine C-terminal de la protéine. Ce domaine C-terminal, caractérisé par deux domaines basiques D1 et D2, est impliqué dans la reconnaissance du récepteur et des HS. Dans ce contexte, nos travaux se sont attachés à définir les aspects structuraux de l'interaction de l'IFNg, et plus précisément de son extrémité C-terminale, avec ses deux ligands. Pour cela, de divers mutants ponctuels, multiples et de délétion de l'IFNg ont été produites, purifiées et étudiées. Leur capacité à lier les HS et le récepteur de l'IFNg est déterminée par SPR puis leur influence sur l'activité antivirale de l'IFNg est déterminée. Les paramètres thermodynamiques de l'interaction IFNg:HS-oligosaccharides sont investigués. Par ailleurs, nous avons préparé une banque oligosaccharidique dérivée d'HS. Le criblage de cette banque, pour sa capacité à lier l'IFNγ, a permis de démontrer que l'IFNg reconnaissait des motifs de sulfatation particuliers. Finalement, nous avons tenté de cristallisé le complexe IFNg:HS-oligosaccharide, jusqu'à présent sans obtention de cristaux qui diffractent. Ces différentes approches visent à élucider le mécanisme de reconnaissance d'IFNg par des HS. Ceci afin de concevoir un mime de ce site d'interaction inhibant la signalisation de l'IFNg. Enfin, une compréhension plus détaillé de l'interaction de l'IFNg avec les HS et son récepteur reste à établir afin d'entièrement comprendre comment l'IFNg migre des HS vers l'IFNgR.

  • Titre traduit

    Structurale base of the regulation of cytokines by the heparan sulfates : genetic regulation and optimisation of an inhibitor of interferon gamma.


  • Résumé

    Interferon-γ (IFNγ) is a strong immunomodulating cytokine with some antiviral activity. It has two ligands for which it has high affinities: a receptor through which it transmits its signals, and complex polysaccharides of the heparan sulphate (HS) family. Both are situated on the cellular surface. In vivo, binding on the HS permits local concentration of the cytokine, and regulates its biological activity via a partial protection of the C-terminal region. This C-terminal region, characterised by two basic domains, D1 and D2, is implicated in the recognition of the receptor and the HS. In this context, we investigated the structural features for the interaction of IFNγ, and more specifically the importance of his C-terminus, with both of his cellular ligands. Therefore, we produced, purified and examined various mutants of IFNγ, including points, multiples and deletions mutants. There ability to bind to HS and the IFNγ receptor is examined by SPR and there influence on IFNγ's antiviral activity is determined. The thermodynamics complexation of IFNγ with the HS-oligosaccharides is examined. Moreover, we have prepared an oligosaccharidic library derived from HS. By screening this library for its capacity to bind IFNγ, we have demonstrated that the cytokine recognizes a particular sulphated pattern. Finely, we tried to crystallize the IFNγ:HS-oligosaccharide complex, without obtaining diffracting crystals yet. These studies contribute to clarify the mechanism of recognition of IFNγ by the HS. This would enable us to design a mimic of the interaction site for IFNγ on the HS, who inhibits inappropriate signaling of the cytokine. Finely, a detailed comprehension of the interaction of IFNγ with his receptor and with the HS needs to be established to fully understand how IFNγ migrates for the HS to its receptor.


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