Fer et immunité innée : vers une meilleure compréhension des mécanismes développés par l'hôte pour réduire le fer accessible aux pathogènes

Iron and innate immunity : toward a better understanding of the mechanisms developped by the host to reduce the iron availability for pathogens

• Auteur / Autrice : Aurélie Gineste
• Direction : Marie-Paule Roth
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 26/09/2016
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Santé Digestive - IRSD [Purpan, Toulouse]

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interleukine 6

Fer dans l'organisme

Hepcidine

Mots clés libres

Hepcidine

Infection

Activine B

Interleukine-6

Fer

Hepcidin

Infection

Activin B

Interleukin-6

Iron

Résumé

Le fer est un élément essentiel à de nombreux processus physiologiques fondamentaux. Lors d'une infection, une forte compétition entre l'hôte et l'agent pathogène a lieu ; alors que la bactérie a besoin d'acquérir le fer de l'hôte, pour son développement et sa virulence, l'hôte déploie de nombreux mécanismes pour protéger ses stocks de fer. Il sécrète notamment un peptide capable de moduler l'homéostasie du fer au niveau systémique, l'hepcidine, qui va causer une diminution de la quantité de fer sérique, une rétention intracellulaire du fer et donc une restriction du fer accessible aux pathogènes. Lors d'une inflammation, l'expression de l'hepcidine est décrite dans la littérature pour être principalement induite via l'activation de deux voies de signalisation : la voie STAT3 et la voie BMP/SMAD, l'altération de chacune de ces voies conduisant à un défaut d'induction d'hepcidine. Cependant, nos précédentes observations publiées ont infirmé le rôle de l'IL6, ligand de la voie STAT3, dans la régulation de l'hepcidine en réponse au LPS, et ont suggéré l'implication d'un peptide appartenant à la famille du TGFb, l'activine B, dans la régulation de l'hepcidine via l'activation de la voie BMP/SMAD in vivo. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés au rôle de l'activine B dans la régulation de l'hepcidine in vivo, lors d'une infection. Grâce à l'utilisation de souris invalidées pour le gène codant l'activine B (Inhbb-/-), nous avons confirmé que l'activine B était un ligand endogène de la voie BMP/SMAD dans le foie, puisqu'elle induit la phosphorylation des effecteurs SMAD en réponse au LPS. Cependant, nous avons pu clairement démontrer que l'activine B, et donc l'augmentation de la phosphorylation des effecteurs SMAD, ne participaient pas à la régulation de l'hepcidine in vivo, en réponse à l'infection. Nous nous sommes alors intéressés à l'implication de l'IL6 dans la régulation de l'hepcidine. Alors que l'absence d'Il6 n'altère pas l'induction de l'hepcidine in vivo en réponse au LPS, cette cytokine semble jouer un rôle clé pour la réponse de l'hôte lors d'une infection par une bactérie. Dans ce contexte, la littérature décrit l'importance de l'IL6 pour une réponse immunitaire protectrice de l'hôte lors d'une infection. Lors d'une infection, nous proposons donc l'implication d'une nouvelle voie de signalisation dans l'expression de l'hepcidine. De plus, nous suggérons un rôle important de l'IL6, non pas dans la régulation transcriptionnelle de l'hepcidine, mais pour la protection de l'hôte lors d'une infection bactérienne. Enfin, nos résultats montrent qu'un niveau d'activation basal de la voie BMP/SMAD est requis pour une induction d'hepcidine lors d'inflammation, et que l'augmentation de la phosphorylation des effecteurs SMAD observée en réponse à l'inflammation ne participe pas à cette régulation.

Iron is essential for several fundamental metabolic processes. During infection, a strong competition between the host and the pathogen occurs; while the bacteria needs to acquire iron from the host, for its growth and virulence, hosts have developed several mechanisms to protect its iron stores. In particular, the host produces a peptide in order to modulate systemic iron homeostasis, hepcidin. Hepcidin decreases the amount of circulating iron, causes intracellular iron retention and thus a restriction of accessible iron to pathogens. During inflammation, hepcidin expression is described in the literature to be mainly mediated through activation of two signaling pathways: the STAT3 and the BMP/SMAD pathways. Impairment of one of these pathways leads to an impaired hepcidin induction. However, our previous published observations did not support the role of IL6, the major ligand of STAT3 pathway, in the regulation of hepcidin in response to LPS, but suggested the involvement of another protein, that belongs to the TGFb family, activin B, in the regulation of hepcidin via the activation of the BMP/SMAD pathway in vivo. In this study, we investigated the role of activin B in the regulation of hepcidin in vivo, during infection. By using knockout mice for the gene encoding activin B (Inhbb-/-), our results suggest that activin B is not involved in the regulation of hepcidin in vivo in response to infection. We then investigated the function of IL6 in the regulation of hepcidin. Although the absence of IL6 does not affect the induction of hepcidin in vivo in response to LPS, this cytokine appears to play a key role in the host response during bacterial infection. Indeed, the literature describes the importance of IL6 for a protective immune response of the host during infection. During infection, we hypothesize that another signaling pathway regulates hepcidin expression. In addition, we suggest an important role of IL6, not in the transcriptional regulation of hepcidin, but for the host protection during a bacterial infection. Finally, our results also show that basal level of BMP/SMAD pathway is required for an appropriate induction of hepcidin during inflammation.