Etude structure/fonction des interactions de C1q avec des récepteurs de type Immunoglobuline impliqués dans la tolérance immune et l'autoimmunité

par Guillaume Fouet

Projet de thèse en Biologie Structurale et Nanobiologie

Sous la direction de Veronique Rossi-echinard et de Christine (csv) Gaboriaud.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Chimie et Sciences du Vivant , en partenariat avec Institut de Biologie Structurale (laboratoire) et de Groupe réponse immunitaire aux pathogènes et au soi altéré (equipe de recherche) depuis le 25-09-2017 .


  • Résumé

    La capacité du système immunitaire à fournir une réponse efficace contre les pathogènes et à éviter une réactivité contre le soi repose sur une balance subtile entre des voies de signalisation stimulatrices et inhibitrices interconnectées. La rupture de cet équilibre conduit généralement au déclenchement de maladies autoimmunes telles que le lupus systémique érythémateux. La protéine C1q joue un rôle central dans le maintien de la tolérance immune, même si elle a été initialement décrite et étudiée comme la protéine de reconnaissance initiant l'activation de la voie classique du complément, une voie importante de la défense antimicrobienne. En effet, un déficit génétique en C1q induit un risque important (90%) de développer un lupus systémique érythémateux. Il a été montré récemment que deux récepteurs cellulaires à domaines de type Immunoglobuline, RAGE (Receptor for Advanced Glycation End-products) et LAIR (Leukocyte-Associated Ig-like Receptor), participent au contrôle de la tolérance immune par C1q alors qu'ils ont des fonctions très différentes. D'un côté, RAGE est un récepteur activateur des cascades de réactions inflammatoires. De l'autre côté, le récepteur LAIR est capable de neutraliser les signaux d'activation du système immunitaire déclenchés par les récepteurs de type TOLL et de fortement contribuer aux propriétés de tolérance immune des cellules dendritiques. La signalisation de C1q via ces récepteurs est modulée selon que C1q interagit avec l'un, l'autre ou avec les deux simultanément. Elle est modifiée aussi lorsque C1q interagit simultanément avec LAIR et CD33, un autre récepteur de C1q de type Ig décrit très récemment. Des premières études suggèrent que RAGE et CD33 interagissent avec les domaines globulaires de C1q tandis que l'interaction avec LAIR fait intervenir les tiges de type collagène de C1q. Toutefois, les déterminants moléculaires et structuraux de l'interaction de C1q avec ces récepteurs de type immunoglobuline, ainsi que l'organisation des complexes ternaires RAGE-C1q-LAIR ou LAIR-C1q-CD33 restent à identifier, ce qui constitue l'un des objectifs principaux du projet de thèse présenté ici. La nature modulaire de C1q et de ces récepteurs permet l'établissement d'une stratégie de dissection moléculaire afin d'identifier les domaines ‘minimaux' de chaque partenaire, nécessaires à leur interaction. Ceux-ci permettront la réalisation d'études structurales (SAXS, cristallographie aux rayons X, RMN) dans le but d'identifier les sites d'interaction et de décrypter l'organisation 3D des complexes binaires ou ternaires entre C1q et ces récepteurs de type immunoglobuline. La production de C1q et des récepteurs de manière recombinante en cellules de mammifères constitue un outil majeur pour cette étude, et permettra de modifier les propriétés d'interaction de chacun des partenaires. L'étude de ces interactions sera réalisée via une approche multidisciplinaire, notamment par SPR (Surface Plasmon Resonance), tests ELISA, expériences de spectrométrie de masse native ou de PLA (Proximity Ligation Assay). Au-delà de ces approches in vitro qui seront réalisées à Grenoble, le partenariat avec l'équipe Immunité innée et Immunothérapie du CRCINA d'Angers (ANR C1qEffero) nous permet d'envisager de tester au niveau cellulaire des variants de C1q et/ou de ces récepteurs aux propriétés d'interaction modifiées, en particulier en lien avec la modulation de signaux induits par l'interaction de ces récepteurs avec C1q.

  • Titre traduit

    Structure/function studies of C1q interactions with Ig-like receptors: implications in immune tolerance and autoimmunity


  • Résumé

    The immune system's ability to provide an efficient response against pathogens without inducing a hyper reactivity against our own tissues relies on a tight balance between pro and anti-inflammatory interplay. The disruption of the equilibrium leads most of the time to auto-immune diseases. C1q, a protein initially studied for its action as the recognition protein that triggers the classical pathway of the complement system, has been recently shown to play a major role in the immune tolerance maintenance. Actually, homozygous deficiencies in C1q are strongly associated with severe autoimmune inflammatory diseases such as systemic lupus erythematosus (SLE) (> 90% prevalence). Two immunoglobulin-like (Ig-like) receptors, RAGE (Receptor for Advanced Glycation End-products) and LAIR (Leukocyte-Associated Ig-like Receptor), have been shown to take part in the immune tolerance control via C1q interaction. These Ig-like receptors have different functions: RAGE triggers pro-inflammatory pathways whereas LAIR is involved in pro-inflammatory pathways inhibition. The C1q-mediated signaling differs whether C1q interacts with only one or both RAGE and LAIR receptors simultaneously. It is also modulated when C1q interacts with LAIR and CD33, another very recently described Ig-like receptor. First studies suggest that RAGE and CD33 interact with the globular domains of C1q while LAIR interaction involves the collagen-like regions of C1q. However, the molecular and structural determinants of C1q interaction with these receptors and the organization of the ternary complexes (RAGE-C1q-LAIR or LAIR-C1q-CD33) have to be deciphered, which is one of the major aims of this project. The modular nature of C1q and these receptors allows to conceive a molecular dissection strategy to identify the ‘minimal' domains of each partners, required for the interaction. These domains will enable to perform structural studies (SAXS, X-ray crystallography, NMR) in order to identify the interaction sites and decipher the 3D organization of the binary or ternary complexes between C1q and the Ig-like receptors. Recombinant production of C1q and the receptors in eukaryotic cells is a major tool for this study and will allow to modify the interaction properties of these proteins. The study of these interactions will be achieved via a multidisciplinary approach, especially by SPR (Surface Plasmon Resonance), ELISA, native mass spectrometry or PLA (Proximity Ligation Assay) experiments. Beyond these in vitro approaches performed in Grenoble, a partnership with the innate immunity and immunotherapy team of the CRCINA of Angers (ANR C1qEffero) enable to test C1q and/or receptors variants with altered interaction properties, especially in relation with the modulation of the signals induced by the interaction of C1q with these Ig-like receptors.