Mécanismes immunologiques impliqués dans la perte des mélanocytes au cours du vitiligo

Immune mechanisms leading to melanocyte detachment during vitiligo disease

• Auteur / Autrice : Nesrine Boukhedouni
• Direction : Julien Seneschal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie -immunologie
• Date : Soutenance le 07/12/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : ATIP-AVENIR
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biothérapie des maladies génétiques inflammatoires et cancers (Bordeaux ; 2011-2021)
• Jury : Président / Présidente : Franck Morel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Seneschal, Franck Morel, Franck Antonicelli, Véronique Delmas, Caroline Rooryck Thambo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Franck Antonicelli, Véronique Delmas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mélanocytes

Cytokines

Vitiligo

Mots clés libres

Cytokines

Dépigmentation

Vitiligo

Inflammation

Adhésion

Mélanocyte

Cytokine

Depigmentation

Vitiligo

Inflammation

Adhesion

Melanocyte

Résumé

Le vitiligo est une dermatose inflammatoire caractérisée par une perte progressive des mélanocytes de la lame basale de l’épiderme. Cette pathologie reste à ce jour orpheline de traitement efficace. Toutefois, les mécanismes qui sont liés à la perte des mélanocytes restent débattus et impliquent un détachement des mélanocytes de la lame basale ou leur mort cellulaire par apoptose. Nous avons montré au sein de notre équipe l’implication des lymphocytes T CD8+ effecteurs mémoires dans la pathogénie du vitiligo. Ces populations produisent des niveaux élevés de deux cytokines inflammatoires qui sont, le TNF-α (tumor necrosis factor) et l’IFN-γ (interféron γ), suggérant ainsi un rôle majeur de ces deux cytokines dans la pathogénie du vitiligo. L’objectif de mon projet de thèse est d’étudier les mécanismes immunologiques impliqués dans la perte du mélanocyte au cours du vitiligo. Ainsi, nous avons observé dans les zones péri-lésionnelles de vitiligo ou lésionnelles de psoriasis, une localisation suprabasale des mélanocytes et une anomalie de l’expression de la E-cadhérine dans l’épiderme, protéine majeure impliquée dans l’attachement des mélanocytes. Nous avons également montré l’absence de la mort cellulaire par apoptose des mélanocytes au niveau cutané chez les patients atteints de vitiligo et/ou de psoriasis. En se basant sur ces observations, nous nous sommes donc intéressés à évaluer les effets combinés du TNF-α et de l’IFN-γ sur l’adhésion des mélanocytes. Nos résultats ont montré que les deux cytokines combinés diminuent l’expression du gène codant la Ecadhérine et entrainent probablement la redistribution de cette protéine. De plus, nous avons observé que ces deux cytokines en combinaison altèrent l’expression de la E-cadhérine dans un modèle d’épidermes reconstruits pigmentés in vitro. Cette altération était associée à une augmentation des niveaux de la E-cadhérine soluble (sE-cad) au niveau des surnageants de culture. D’une manière intéressante, nous avons montré que ces deux cytokines induisent l’expression kératinocytaire de la métalloprotéase 9 (MMP9) dont l’action est connue pour cliver la E-cadhérine sous sa forme soluble, participant ainsi au détachement des mélanocytes. Des taux élevés de MMP9, mais également de la sE-cad sont retrouvés dans le sérum des patients atteints de vitiligo. L’inhibition de la MMP9 dans des modèles in vitro et in vivo empêche les effets combinés du TNF- α et de l’IFN-γ sur le détachement des mélanocytes permettant leur stabilisation à la lame basale. Par ailleurs, comme nous avons montré que la survie des mélanocytes n’était pas altérée dans le vitiligo, nous nous sommes intéressés à évaluer l’action combinée du TNF-α et de l’IFN-γ sur la fonction, le phénotype des mélanocytes et leur production des médiateurs inflammatoires. Nous avons montré que ces deux cytokines en combinaison inhibent l’expression des gènes mélanocytaires (MITF, TYR, DCT) et favorisent l’induction des chimiokines CXCL9 et CXCL10, de la cytokine inflammatoire TNF-α et de la molécule d’adhésion ICAM-1, suggérant un rôle majeur des mélanocytes dans la promotion de l’inflammation. Enfin, considérant que la voie de signalisation du récepteur de l’IFN-γ est dépendante de la voie JAK/STAT, nous avons étudié l’impact de l’inhibition de cette voie dans les effets induits dans nos modèles, et avons montré au niveau de l’expression des gènes, une amélioration des gènes associés à la fonction mélanocytaire et une inhibition de ceux associés à l’inflammation. L’ensemble de nos résultats mettent en évidence un nouveau mécanisme pour expliquer la perte des mélanocytes et identifie MMP9 ainsi que les inhibiteurs de JAK comme des cibles thérapeutiques prometteuses permettant ainsi de mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques au cours du vitiligo et d’établir un lien direct entre immunité, facteurs solubles inflammatoires et perte des mélanocytes au cours du vitiligo.

Vitiligo is a chronic inflammatory skin disorder characterized by a progressive loss of melanocytes. This stigmatizing disease has a major social impact and no real effective therapies have been reported so far. However, the mechanisms leading to melanocyte disappearance remain debated and include melanocyte detachment and/or death. The role of the immune response has now been well described, implying CD8+ effector memory T cells that produce high levels of inflammatory cytokines as TNF-α (tumor necrosis factor) and IFN-γ(interferon γ), suggesting the involvement of these two cytokines in the pathogenesis of vitiligo. Thus, the aim of this project is to study the interplay between the inflammatory response characterizing vitiligo disease and melanocyte loss. We first observed that melanocytes are located in suprabasal layers of the epidermis in perilesional skin of vitiligo and lesional skin of psoriasis patients, which was associated with an altered expression of E-cadherin, a major protein involved in melanocyte attachment to the basal membrane. Such suprabasal melanocytes did not undergo apoptosis. Based on these observations, we next investigated the combined effects of TNF-α and IFN-γ on melanocyte adhesion. We showed that these two cytokines decrease E cadherin gene expression and probably induce a redistribution of E-cadherin. In addition, these two cytokines in combination altered the expression of E-cadherin in reconstructed human pigmented epidermis in vitro. This finding was associated with increased levels of soluble E-cadherin in culture supernatants. Furthermore, TNF-α and IFN-γ induced the production of matrix metalloproteinase 9 (MMP9) by keratinocytes, leading to the cleavage of the E-cadherin. Inhibition of MMP9 prevents the combined effects of TNF-α and IFN-γ on melanocyte detachment and led to their stabilization to the basal membrane of epidermis in vitro and in vivo models. Since we demonstrated that melanocyte survival is not impaired in vitiligo, we assessed the impact of these two cytokines on melanocyte function, phenotype and inflammation. We demonstrate that the combination of TNF-α and IFN-γ inhibits the expression of genes involved in melanocyte function (MITF, TYR, DCT) and promote the induction of the chemokine ligands CXCL9 and CXCL10, the inflammatory cytokine TNF-α and adhesion molecule ICAM-1, suggesting an important role of melanocytes in the promotion of inflammation. Lastly, considering that the signaling pathway of IFN-γ involves activation of the JAK / STAT pathway, we studied the impact of the inhibition of that pathway in our models. Our results show that the JAK inhibition suppressed the effects of TNF-α and IFN-γ on melanocyte function, on the release of pro-inflammatory mediators and led to the melanocyte stabilization to the basal membrane of epidermis. All of our results highlight a new mechanism to explain the loss of melanocytes and identify MMP9 and JAKs as promising therapeutic targets to better understand the physiopathological mechanisms during vitiligo and establish a direct link between immunity, soluble factors. Inflammation and loss of melanocytes during vitiligo.