Effets d'HLA-B27 sur la voie BMP/TGFbeta dans les lymphocytes T CD4+, dans le contexte de la spondyloarthrite

HLA-B27 effects on the BMP/TGFbeta pathway in CD4+ T cells in the context of spondyloarthritis

• Auteur / Autrice : Marc Lauraine
• Direction : Maxime Bréban, Luiza Araujo-Krause
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 18/12/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Infection et inflammation (2I)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Sabine Bailly
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien C. Marie, Corinne Miceli-Richard, François Legoux, Jérôme Avouac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julien C. Marie, Corinne Miceli-Richard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lymphocytes T CD4+

Antigène HLA-B27

Spondyloarthrites

Facteur de croissance transformant bêta-1

Mots clés libres

Signalisation BMP/TGFbeta

Spondyloarthrite

HLA-B27

Lymphocytes T CD4+

BMP/TGFbeta pathway

Spondyloarthritis

HLA-B27

CD4+ T cells

Résumé

La spondyloarthrite (SpA) est une maladie inflammatoire chronique fréquente. Chez l'Homme, l'association entre l'allèle HLA-B27 du complexe majeur d'histocompatibilité de classe-I (CMH-I) et le développement de la maladie a été démontrée il y a 50 ans, 70 à 90% des patients atteints de SpA étant porteurs de cet allèle. Cependant, le rôle exact du HLA-B27 dans la physiopathologie de la SpA reste inconnu. Le modèle du rat transgénique pour le HLA-B27 et la β2-microglobuline humaine (hβ2m) (rat B27), qui développe des manifestations similaires à la maladie humaine, a permis d'éclaircir certains aspects de la question. Notamment, l'implication des lymphocytes T (LT) CD4+ dans la SpA a pu être mise en évidence. Chez le rat B27, les LT CD4+ régulateurs (Treg) présentent un déséquilibre de la balance interleukine-10/interleukine-17 (IL-10/IL-17), respectivement anti- et pro- inflammatoires. D'autre part, une expansion de la sous-population des LT CD4+ helper 17 (Th17) pro-inflammatoires, producteurs d'IL-17 est observée aussi bien chez le rat B27 que chez les patients. Dans le but d'étudier les effets non-canoniques du HLA-B27, un modèle de Drosophila melanogaster transgénique pour le HLA-B27 et la hβ2m a été développé et a permis de mettre en évidence qu'une interaction entre le HLA-B27 et des récepteurs de type I de la voie BMP/TGFβ (BMPR1) altérait la formation des veines transversales de l'aile. Dans ce modèle, il a précédemment été montré une interaction entre le HLA-B27 et le récepteur Saxophone (Sax) conduisant à l'augmentation de la signalisation BMP. Notre étude a complété ces résultats en montrant qu'une signalisation aberrante passant par le BMPR1 Baboon (Babo) de la voie de l'activine/TGFβ participait aussi au phénotype anormal induit par l'expression du HLA-B27. Pour tenter d'extrapoler ces résultats à un mécanisme de pathogénicité du HLA-B27 au cours de la SpA, nous avons tout d'abord démontré qu'il existait une interaction spécifique entre HLA-B27 et l'activin receptor-like kinase 2 (ALK2), orthologue de Sax d'une part, mais aussi avec ALK5, le récepteur de type 1 au TGFβ orthologue de Babo dans les lymphocytes de rat B27. L'étude de SMAD2/3, le principal transducteur du signal TGFβ, dans les LT de rats B27 et non transgéniques révèle une phosphorylation basale plus faible et une amplitude de phosphorylation plus forte après stimulation par le TGFβ1. De façon concordante, nous avons observé que certains gènes induits par la signalisation TGFβ et impliqués dans la différenciation des Treg et Th17 (Foxp3, Rorc, Runx1) avaient une expression augmentée dans les LT CD4+ naïfs (Tn) de rat B27. Ensemble, ces résultats indiquent une possible activation précoce de la voie TGFβ dans les Tn des rats B27 suivie d'une boucle de rétrocontrôle négatif. De façon intéressante, le gène Tgfb1 lui-même était diminué. Compte tenu de l'importance du TGFβ1 autocrine produit par les LT pour prévenir l'inflammation chronique, ces observations ouvrent des perspectives pour mieux comprendre le rôle du HLA-B27 dans le développement de la SpA. Nous pourrons en particulier, étudier de façon plus approfondie la réponse des Tn de rats B27 au TGFβ1 par des méthodes multi-omiques (transciptomique, phosphoprotéomique, protéomique...). Enfin, compte tenu du rôle essentiel du TGFβ1 autocrine dans le maintien des profils Treg et Th17, une étude de la plasticité des Treg et Th17 des rats B27 serait pertinentes pour mieux comprendre la physiopathologie de la SpA.

Spondyloarthritis (SpA) is a common chronic inflammatory disease. In human, the association between the HLA-B27 allele of the class-I major histocompatibility complex (MHC-I) and the development of this disease was demonstrated 50 years ago, with 70-90% of SpA patients carrying this allele. However, the exact role of HLA-B27 in the pathophysiology of SpA remains unknown. The model of rat transgenic for HLA-B27 and the human β2-microglobulin (hβ2m) (B27 rat), which develops manifestations similar to the human disease, has shed light on certain aspects of the question. In particular, the involvement of CD4+ T lymphocytes in SpA has been demonstrated. In the B27 rat, regulatory CD4+ T lymphocytes (Treg) exhibit an imbalance of the interleukin-10/interleukin-17 (IL-10/IL-17) ratio, which are anti-inflammatory and pro-inflammatory, respectively. On the other hand, an expansion of the sub-population of pro-inflammatory CD4+ T helper 17 (lymphocytes Th17), which produce IL-17, was observed in both B27 rats and SpA patients. To study the non-canonical effects of HLA-B27, a Drosophila melanogaster model transgenic for HLA-B27 and hβ2m was developed and demonstrated that an interaction between HLA-B27 and type I receptors of the BMP/TGFβ pathway (BMPR1s) altered the formation of the wing transverse veins. In this model, an interaction between HLA-B27 and the Saxophone (Sax) receptor has previously been shown to lead to increased BMP signalling. Our study complemented these results by showing that aberrant signaling via the BMPR1 Baboon (Babo) of the activin/TGFβ pathway also contributed to the abnormal phenotype induced by HLA-B27 expression. In an attempt to extrapolate these results to a mechanism of HLA-B27 pathogenicity in SpA, we first demonstrated that there was a specific interaction between HLA-B27 and activin receptor-like kinase 2 (ALK2), the orthologue of Sax, and also with ALK5, the type 1 receptor for TGFβ orthologue of Babo, in rat B27 lymphocytes. Study of SMAD2/3, the main transducer of the TGFβ signal, in T lymphocytes from B27 and nontransgenic rats revealed a lower basal phosphorylation and a higher amplitude of phosphorylation after stimulation by TGFβ1. Concordantly, we observed that several genes induced by TGFβ signaling and involved in Treg and Th17 differentiation (Foxp3, Rorc, Runx1) had increased expression in naive CD4+ T lymphocytes (Tn) from B27 rats. Taken together, these results indicate a possible early activation of the TGFβ pathway in B27 rat Tn followed by a negative feedback loop. Interestingly, the Tgfb1 gene itself was decreased. Given the importance of autocrine TGFβ1 produced by T lymphocytes in preventing chronic inflammation, these observations open up prospects for a better understanding of the role of HLA-B27 in the development of SpA. In particular, we propose to study in greater depth the response of Tn from B27 rats to TGFβ1 using multi-omics methods (transciptomic, phosphoproteomic, proteomic). Finally, given the essential role of autocrine TGFβ1 in the maintenance of Treg and Th17 profiles, a study of the plasticity of Treg and Th17 in B27 rat would be relevant to a better understanding of the pathophysiology of SpA.