New genetic predisposition to early-onset autoimmunity in human : implication of the NF-κB pathway

par Laura Barnabei

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Frédéric Rieux-Laucat.

Soutenue le 03-07-2019

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....) , en partenariat avec Université Paris Descartes (1970-2019) (établissement de préparation) .

Le président du jury était Remi Salomon.

Le jury était composé de Frédéric Rieux-Laucat, Remi Salomon, Xavier Mariette, Robert Weil, Capucine Picard, Sébastien Viel.

Les rapporteurs étaient Xavier Mariette, Robert Weil.

  • Titre traduit

    Nouvelle prédisposition génétique à l'auto-immunité précoce chez l'homme : implication de la voie NFkB


  • Résumé

    Le lupus érythémateux systémique (LES) est une maladie auto-immune et inflammatoire caractérisée par une production excessive d'auto-anticorps et de cytokines pro-inflammatoires, notamment l'interféron de type 1. Afin d'identifier de nouveaux facteurs génétiques associés au LES, un whole exome sequencing (WES) nous a permis d'identifier deux mutations différentes du gène RELA chez 3 patients LES ayant débuté à l'âge adulte ou pédiatrique. RELA code la protéine p65 qui est une sous-unité du facteur de transcription NF-κB. Les mutations retrouvées H86N et R329X de RELA conduisent à l'activation constitutive de la voie NF-κB dans lymphocytes des patients, illustrée par une localisation nucléaire spontanée. Ces trois patients présentent également une expression élevée des gènes stimulés par l'interféron (ISG). En parallèle, la co-expression, dans une lignée cellulaire immortalisée, de la forme sauvage et mutante de RELA et d'un gène rapporteur (Luciferin) sous le contrôle d'un promoteur IFN-I, a confirmé l'implication des mutants de RELA dans la production de l'interféron de type I. De plus, une mutation de novo du gène RELB a été identifié chez un patient présentant un syndrome poly-autoimmun de type IPEX. De même que pour les mutants RELA, le mutant RELB conduit à une relocalisation nucléaire de RELB/p62 à l'état basal entrainant une activité spontanée de la voie NF-κB. De plus, la forme mutée de RELB est associée à une augmentation de la production d'IFN de type I. L'ensemble de ces nouvelles données démontre le rôle essentiel de RELA et RELB dans la régulation de la voie de l'interféron de type 1 dans les maladies auto-immunes.


  • Résumé

    We have identified 2 different heterozygous mutations of RELA (a missense mutation H86N, and a non-sense R329X), coding the p65 protein, one of the transcription factors of the canonical NFκB pathway, in 3 patients presenting with adult or pediatric onset of Systemic Lupus Erythematous (SLE). The nuclear factor-kappa B (NFκB) transcription factor plays a critical role in diverse cellular processes associated with proliferation, cell death, development, as well as innate and adaptive immune responses. NFκB is normally sequestered in the cytoplasm by a family of inhibiteins kntory proown IκBs. The signal pathways leading to the nuclear accumulation of NFκB, which can be activated by a wide variety of stimuli, have been extensively studied in the past two decades. After its translocation to the nucleus, NFκB must be actively regulated to execute its function as a transcription factor. NFκB has long been considered as a target for new anti-inflammatory drugs. However, data from genetic studies in mice suggest that NFκB could be a complex therapeutic target in inflammatory diseases as it regulates proinflammatory cytokine production, but also leukocyte recruitment, or cell survival. By confocal microscopy analysis combined to molecular analysis in vitro, we showed that these mutations lead to the expression of mutant RelA and spontaneous activation of the NFκB pathway in non-stimulated patients' T cells suggesting a role of RELA mutants in the control of the adaptive immunity. Moreover, we found that patients mutated for RELA displayed a high Interferon Stimulated Genes (ISGs) expression in total Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMCs) as well as in activated T cells and immortalized B cells by Epstein Barr Virus (B-EBV), indicating a lymphocyte-intrinsic dysregulation of the Interferon type I (IFN-I) production. By expression of the mutants into cell lines we observed that the co-expression of the RELA wild type and mutant forms were required to activate the IFNb promoter. These results suggest that the mutant RELA is hijacking the WT RELA towards the interferon promoter, leading to an unregulated production of type-I IFN which is therefore the initial event of the SLE onset in these patients. Upregulation of the type I IFN as well as type II IFN has also been found in a patient with IPEX-like syndrome, where no mutation on FOXP3 has been identified. We identified a de novo mutation in RELB, the transcriptional factor of the non-canonical NF-kB pathway, localized in the transactivation domain of the gene, important for its transcriptional activity. First functional assays show that the mutation acts like a gain of function. Gain of function mutations of RELB has been associated with non-Hodgkin lymphomas, rather than autoimmunity. Moreover, the RNA sequencing performed on the cells of the patient shows a cross-link between canonical and non-canonical NF-kB pathway. In conclusion, the aim of this thesis was to describe the role of the NFkB pathway in autoimmune diseases and the crosstalk between this important pathway and type I and II IFN.

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