Etude de la calréticuline de la cellule en apoptose précoce et son interaction avec C1q et le phagocyte

Study of calreticulin of the early apoptotic cell and its interaction with C1q and the phagocyte.

• Auteur / Autrice : Rim Osman
• Direction : Philippe Frachet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 23/11/2015
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie structurale (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Claire Vourc'h
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Witko-Sarsat, Jean-Michel Jault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Frémeaux-Bacchi, Sylvain Perruche

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phagocytes

Macrophages

Calréticulines

Apoptose

Mots clés libres

Apoptose précoce

Calréticuline

C1q

Phagocyte

Early apoptotic cell

Calreticulin

C1q

Phagocyte

Résumé

L'efferocytose est un phénomène physiologique par lequel des millions de cellules apoptotiques sont efficacement éliminées par phagocytose sans provoquer une réaction inflammatoire. L'efficacité de ce processus nécessite une interaction rapide entre la cellule apoptotique et son phagocyte afin d'éviter l'entrée de la première dans une phase de nécrose secondaire. Cette interaction implique des motifs de la surface des 2 cellules qui peuvent interagir directement ou aussi indirectement via des molécules de pontage. Ce dernier rôle est associé à C1q, premier composant du système du complément. En effet, C1q favorise l'élimination des cellules apoptotiques et aussi la réponse tolérogène en interagissant avec des ligands présents de part et d'autre de la synapse efferocytaire. La calréticuline (CRT) de surface fait partie de ces ligands. Initialement connue comme co-récepteur, avec CD91, de la queue collagène de C1q à la surface du phagocyte, la CRT est aujourd'hui décrite comme un signal « eat-me » de la surface des cellules apoptotiques où elle peut aussi interagir avec les têtes globulaires de C1q. Des études récentes ont soulevé le potentiel immunogénique de la CRT, notamment au cours de la mort des cellules cancéreuses. Ainsi, la CRT de surface joue un rôle important dans l'efferocytose même si l'on ne sait pas exactement comment cette protéine chaperonne résidente du réticulum endoplasmique est exposée à la membrane plasmique. Dans un premier temps, j'ai démontré que la CRT augmente à la surface des cellules Jurkat rapidement après l'induction de l'apoptose, à un stade où la phosphatidylsérine, marqueur emblématique de l'apoptose, n'est pas encore détectée. D'une manière intéressante, C1q est capable d'interagir directement avec la CRT exposée à la surface des cellules à ce stade « pré-apoptotique », et de favoriser significativement leur phagocytose par les macrophages THP1. Dans un deuxième temps, j'ai mis en évidence la présence de la CRT dans le milieu extracellulaire et montré qu'elle varie avec l'évolution de l'apoptose. De plus, la CRT soluble est capable d'induire la migration des macrophages THP1, d'augmenter l'expression à leur surface de CD14, récepteur impliqué dans l'efferocytose, et de stimuler la macropinocytose, un processus utilisé par les phagocytes lors de la phagocytose des cellules apoptotiques. Cela suggère que la CRT extracellulaire peut moduler la biologie du phagocyte. Enfin, la CRT exogène peut se lier à la surface des macrophages et peut être ainsi une source externe de la CRT retrouvée à la surface des phagocytes.

Efferocytosis is a physiological phenomenon whereby millions of apoptotic cells are efficiently removed by phagocytosis without inducing an inflammatory response. The efficiency of this process requires rapid interaction between the apoptotic cell and the phagocyte in order to prevent the entry of the dying cell in a secondary necrosis phase. This interaction involves patterns of the surface of the 2 cells that can interact directly or indirectly via bridging molecules. The latter role is associated to C1q, the first component of the complement system. Indeed, C1q promotes the removal of apoptotic cells and the tolerogenic response by interacting with ligands present on either side of the efferocytic synapse. Surface exposed calreticulin (CRT) is one of these ligands. Initially known as the co-receptor, with CD91, to the collagenous tail of C1q on the phagocyte surface, CRT is now described as an “eat-me" signal of the apoptotic cell surface where it can also interact with the globular heads of C1q. Recent data have revealed the immunogenic potential of CRT, especially in the case of cancer cell death. Thus, surface exposed CRT plays an important role in efferocytosis even if it is not fully understood how this reticulum endoplasmic resident protein gets to the plasma membrane. I firstly demonstrated that CRT increases rapidly on the surface of Jurkat cells after the induction of apoptosis, at a stage where phosphatidylserine, emblematic marker of apoptosis, is not yet detected. Interestingly, C1q is capable of interacting directly with this “pre-apoptotic” cell surface exposed CRT, and promotes significantly the uptake of Jurkat cells by THP1 macrophages at this stage. Secondly, I demonstrated the presence of CRT in the extracellular medium whose content depends on the evolution of apoptosis. Furthermore, soluble CRT induces the migration of THP1 macrophages, increases their surface expression of CD14, a receptor involved in efferocytosis, and stimulates macropinocytosis, a process used by phagocytes during phagocytosis of apoptotic cells. These results suggest that the extracellular CRT can modulate the biology of the phagocyte. Finally, exogenous CRT binds to the surface of macrophages and can therefore be an external source of the CRT found on the phagocyte surface.