Rôles de la modulation du statut immunitaire et de la radiosensibilité après radiothérapie

Roles of immune status modulation and radiosensitivity after radiotherapy

• Auteur / Autrice : Clément Rouichi
• Direction : Serge Candeias, Jean-Luc Ravanat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie
• Date : Soutenance le 11/12/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie et biologie des métaux (Grenoble, Isère, France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Lamartine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sabine François, Jean Breton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Céline Didelot, Jean-Pierre Pouget

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mort cellulaire

Micro-environnement cellulaire

ADN -- Réparation

Cellules endothéliales

Radioécologie

Mots clés libres

Radiations

Inflammation

Cellules saines

Fortes doses

Radiations

Inflammation

Healthy cells

High doses

Résumé

L’exposition de cellules primaires humaines aux rayonnements ionisants provoque des dommages génotoxiques et une réponse au stress dans les tissus lésés. Les cellules endommagées produisent des structures reconnues comme des signaux de danger par leur microenvironnement. L’inflammation est un processus physiologique régulé par l’activité de la protéine NF-κB. En réponse à une multitude de stimuli, le facteur de transcription permet à la cellule de produire des messagers solubles responsables de la communication cellulaire, et notamment du recrutement de cellules immunitaires sur le lieu d’une l’inflammation. Des interactions entre les voies de réponse au stress dépendantes du facteur de transcription p53 et les voies de signalisation inflammatoires sont décrites dans la littérature. Cependant, on connait mal les conséquences physiologiques de ces interactions dans les cellules primaires humaines. Ces travaux s’intéressent à l’interface entre les tissus sains et l’inflammation et notamment aux mécanismes permettant aux cellules irradiées à forte dose de déclencher une réponse inflammatoire complète.En réponse aux fortes doses de rayons-X (10 Gy), NF-κB a une cinétique d’activation précoce et transitoire se traduisant par la production de facteurs inflammatoires dans les cellules endothéliales. La production de ses facteurs dépend d’une voie de signalisation impliquant Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM), p53 et NF-κB. La réponse décrite n’est pas observée dans les fibroblastes et les cellules immunitaires circulantes mononucléées. Cette spécificité cellulaire pourrait résider dans l’activation d’une forme particulière du facteur de réponse au stress p53. La réponse aux dommages à l’ADN permet à la cellule exposée de réparer les dégâts subis et de recruter des cellules immunitaires sur le lieu de l’inflammation. Nous proposons une cinétique d’activation croisée des facteurs de transcription p53 et NF-κB dans les cellules endothéliales. L’activation précoce de NF-κB permettrait aux cellules endothéliales de modifier leur microenvironnement immunitaire avant de mourir des suites des dommages à l’ADN.Une irradiation aux ions carbone semble modifier la réponse inflammatoire quantitativement et qualitativement dans les cellules endothéliales. En modulant l’énergie déposée par les particules dans les cellules, on note des changements dans la transcription de tous les gènes inflammatoires suivis. L’expression de la protéine PD-L1 est associée à un échappement de cellules tumorales à la surveillance du système immunitaire. Son expression est liée à l’activation de la voie cGAS/STING mais n’a pas été avérée dans les tissus sains. La voie cGAS/STING semble activée dans les cellules endothéliales exposées aux ions carbone mais pas aux rayons-X. Pour statuer sur l’activité radioinduite de la voie dans les cellules primaires, il est nécessaire de suivre l’évolution de l’activité au niveau protéique des différents acteurs de la signalisation.Une protéine anti-apoptotique appelée BIRC3 est également induite dans les cellules endothéliales irradiées aux rayons-X et aux ions carbone. Nous cherchons à inactiver le gène codant pour la protéine pour déterminer si elle permet de protéger les cellules contre la mort cellulaire induite par les radiations. La génération de clones édités par CRISPR/Cas9 permet l’établissement de lignées déplétées de BIRC3. L’inhibition de la protéine pourrait sensibiliser les cellules aux rayonnements ionisants.Ces travaux sont supportés par le LabEx PRIMES (numéro de subvention ANR-11-LABX-0063).

Exposure of primary human cells to ionising radiation causes genotoxic damage and a stress response in the injured tissue. Damaged cells produce structures that are recognised as danger signals by their microenvironment. Inflammation is a physiological process regulated by the activity of the NF-κB protein. In response to a multitude of stimuli, the transcription factor enables the cell to produce soluble messengers responsible for cellular communication, and in particular for recruiting immune cells to the site of inflammation. Interactions between p53-dependent stress response pathways and inflammatory signalling pathways have been described in the literature. However, little is known about the physiological consequences of these interactions in primary human cells. This work focuses on the interface between healthy tissue and inflammation, and in particular on the mechanisms that allow cells irradiated with high doses to trigger a full inflammatory response.In response to high doses of X-rays (10 Gy), NF-κB has early and transient activation kinetics resulting in the production of inflammatory factors in endothelial cells. The production of these factors depends on a signalling pathway involving Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM), p53 and NF-κB. The response described is not observed in fibroblasts or circulating mononuclear immune cells. This cellular specificity may lie in the activation of a particular form of the stress response factor p53. The response to DNA damage enables the exposed cell to repair the damage and recruit immune cells to the site of inflammation. We propose the kinetics of cross-activation of the transcription factors p53 and NF-κB in endothelial cells. Early activation of NF-κB would allow endothelial cells to modify their immune microenvironment before dying as a result of DNA damage.Carbon ion irradiation appears to modify the inflammatory response quantitatively and qualitatively in endothelial cells. By modulating the energy deposited by the particles in the cells, we noted changes in the transcription of all the inflammatory genes monitored. Expression of the PD-L1 protein is associated with tumour cell escape from immune system surveillance. Its expression is linked to activation of the cGAS/STING pathway but has not been shown in healthy tissues. The cGAS/STING pathway appears to be activated in endothelial cells exposed to carbon ions but not to X-rays. In order to determine the radiation-induced activity of the pathway in primary cells, it is necessary to monitor the activity of the various signalling players at protein level.An anti-apoptotic protein called BIRC3 is also induced in endothelial cells irradiated with X-rays and carbon ions. We are seeking to inactivate the gene encoding the protein to determine whether it protects cells against radiation-induced cell death. The generation of CRISPR/Cas9-edited clones enables the establishment of BIRC3-depleted lines. Inhibition of the protein could sensitise cells to ionising radiation.This work is supported by the LabEx PRIMES (grant number ANR-11-LABX-0063).