Rôle de la mitophagie dans l'activation des cellules myéloides induite par les lipopolysaccharides

par Danish Patoli

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire

Sous la direction de Laurent Lagrost.

Le président du jury était David Masson.

Le jury était composé de Laurent Lagrost, Maryse Guerin, Charles Thomas.

Les rapporteurs étaient Jean Bastin, Catherine Desrumeaux.


  • Résumé

    La septicémie et les troubles associés demeurent une cause majeure de mortalité dans les unités de soins intensifs. Des récents travaux ont mis en lumière un lien inattendu entre les mitochondries et les fonctions des cellules immunitaires. Des modifications des fonctions mitochondriales ont pu être observées dans les cellules sanguines périphériques lors de septicémies. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons cherché à évaluer si la mitophagie pouvait avoir un impact sur les fonctions des phagocytes dans le contexte d’une infection bactérienne. La mitophagie est une autophagie dédiée aux mitochondries qui régit l'élimination des mitochondries dysfonctionnelles. Nous avons démontré ici in vivo et in vitro que les macrophages exposés aux bactéries à Gram négatif ou à leurs composants de la paroi cellulaire (Lipopolysaccharides, LPS) présentent une inhibition marquée de la mitophagie qui constitue un mécanisme de protection contre la septicémie. L'activation des macrophages avec une combinaison LPS/IFNγ entraîne une inhibition précoce de la mitophagie dépendante de PINK1 selon une voie dépendante de STAT1-Caspase 11. Cette inhibition de la mitophagie contribue à expliquer la reprogrammation métabolique observée dans les macrophages classiquement activés (macrophages M1) et conduit à une augmentation de la production de ROS mitochondriaux (mROS). En tant que molécules de signalisation, les mROS conduisent à l'activation des macrophages de manière dépendante de HIF-1α et NF-κB. En outre, ces molécules contribuent à la clairance bactérienne dans les phagocytes activés. Il est intéressant de noter que nous avons démontré in vitro et in vivo que la modulation pharmacologique de la mitophagie permet d'imiter ou de réprimer les effets du LPS sur la polarisation des macrophages, la libération des cytokines et l'activité bactéricide. Pour conclure, ce travail démontre que l'inhibition de la mitophagie est une caractéristique de l'activation LPS-dépendante des macrophages et un mécanisme de protection contre les bactéries à Gram négatif. Cette étude souligne également une relation inconnue entre la signalisation IFNγ, les caspases inflammatoires et la mitophagie. Enfin, nos travaux mettent en lumière l'impact des modulateurs pharmacologiques de la mitophagie sur la fonction des macrophages et ouvrent de nouvelles opportunités pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques pour stimuler la défense de l'hôte.

  • Titre traduit

    Mitophagy in myeloid cells : role in infection with gram-negative bacteria


  • Résumé

    Sepsis and related organ dysfunctions remain a leading cause of mortality in intensive care units. Increasing evidences have shed light on an unexpected link between mitochondria and immune cell functions. Alterations in mitochondrial functions have been reported in peripheral blood cells in sepsis. We hypothesize here that mitophagy might impact on phagocyte functions in the context of bacterial infection. Mitophagy is a mitochondria-dedicated autophagy that governs the elimination of dysfunctional mitochondria. We demonstrated here in vivo and in vitro that macrophages exposed to Gram-negative bacteria or their cell wall component LPS display a marked inhibition of mitophagy that constitutes a protective mechanism against sepsis. LPS/IFNγ-driven macrophage activation results in early inhibition of PINK1-dependent mitophagy through a STAT1-Caspase 4/11 pathway. This inhibition of mitophagy contributes to explain the metabolic reprogramming observed in classically activated macrophages and leads to a rise in mitochondrial ROS (mROS) production. As signaling molecules, mROS lead to macrophages activation in a HIF-1α- and NF-κB-dependent manner. Furthermore, these molecules contribute to bacterial clearance in activated phagocytes. Interestingly, we demonstrated in vitro and in vivo that pharmacological modulation of mitophagy allows either mimicking or repressing the effects of LPS on macrophages polarization, cytokine release and bactericidal activity. To conclude, this work demonstrates that inhibition of mitophagy is a feature of LPS-dependent macrophage activation and a protective mechanism against Gram-negative bacteria. This study also highlights an unknown relationship between IFNγ-signaling, inflammatory caspases and mitophagy. Finally, our work point out the impact of pharmacological modulators of mitophagy on macrophage function and open new opportunities for the development of novel strategies to boost host defense


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  • Sous le titre : Rôle de la mitophagie dans l'activation des cellules myéloides induite par les lipopolysaccharides
  • Détails : 1 vol. (207p.)
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