Identification des fonctions non-canoniques de NLRP3 dans les Th17 - Intérêts thérapeutiques pour promouvoir la réponse immunitaire anti-tumorale

Identification of non-canonical NLRP3 functions in Th17 cells - Therapeutic interest to promote antitumor immune response

• Auteur / Autrice : Théo Accogli
• Direction : François Ghiringhelli, Frédérique Vegran
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 15/10/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lipides, Nutrition, Cancer (LNC) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Borg
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Tartour
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Virginie Petrilli, Marie-Caroline Dieu-Nosjean

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système immunitaire

Cancérologie

Immunologie

Lymphocytes -- Immunologie

Lymphocytes

Mots clés libres

Lymphocytes Th17

Immunologie

Cancérologie

Nlrp3

Th17 lymphocytes

Immunlogy

Cancerology

Nlrp3

Résumé

Depuis plusieurs décennies les cancers sont devenus un enjeu majeur de santé publique et occupent aujourd'hui la première place des causes de mortalité prématurée en France. L'une des caractéristiques des cellules cancéreuses est leur capacité à échapper au système immunitaire, notamment par la mise en place d'un environnement immunosuppresseur dans la tumeur. NLRP3 est une protéine étudiée principalement dans le contexte de l'inflammasome qu'elle forme afin de promouvoir l'inflammation principalement via la sécrétion d'IL-1β. Mais elle possède également des fonctions de facteur de transcription dans les lymphocytes T CD4+. Plus particulièrement dans les Th2, dont la fonction nécessite l'activité transcriptionnelle d'NLRP3, en coopération avec IRF4 qui forment ensemble un complexe capable d'augmenter l'expression de l'IL-4, l'IL-5 et l'IL-13 dans ces cellules.Ce travail porte sur les lymphocytes Th17, une population de lymphocytes T auxiliaires dont il existe plusieurs sous-types aux fonctions différentes. Parmi ces sous-types, deux s'opposent dans le contexte du cancer, les Th17 inflammatoires (Th17i) qui ont des propriétés anti-tumorales et les Th17 régulateurs (Th17r) qui ont des propriétés pro-tumorales.Le travail réalisé durant cette thèse a permis de mettre en évidence que la protéine NLRP3 participe à la balance entre Th17i et Th17r. En effet la déficience en NLRP3 limite l'apparition d'un profile Th17r au profit d'un phénotype plus proche des Th17i avec une augmentation de l'expression de cytokines pro-inflammatoires caractéristiques des Th17i telles que l'IFNγ, le GM-CSF ou l'IL-21. Cela confère à ces Th17r une activité activatrice des CD8+ qui sécrètent des quantités plus importantes d'IFNγ et de Granzyme B. Bien que l'interaction NLRP3/IRF4 existe dans le noyau des Th17r, c'est une autre fonction de NLRP3 qui module l'expression des gènes responsables de cette modification phénotypique. En effet, NLRP3 participe à la répression de gènes clés du programme transcriptionnel des Th17i, notamment en favorisant la phosphorylation de SMAD3. Ces éléments se traduisent par une activité anti-tumorale des cellules permettant de ralentir in vivo le développement tumoral. Ainsi, les infiltrats immunitaires observés dans les souris CD4crexNLRP3flox porteuses de tumeurs B16F10 et LLC1 en modèles sous-cutanées comme après un transfert adoptif de Th17rOT-II NLRP3-/- chez des souris porteuses de tumeurs B16F10OVA sont caractérisés par un infiltrat plus important en lymphocytes T CD8 dont les capacités cytotoxiques sont accrues et une diminution de l'infiltrat en Treg, entraînant une diminution de l'immunosuppression au sein de la tumeur.Ce travail a donc permis d'identifier NLRP3 comme un facteur clé de la polarisation Th17r, et a mis en lumière son rôle dans l'acquisition des fonctions immunosuppressives de cette sous-population de Th17.

Since decades, cancers have become a major public health issue, occupying the first premature mortality cause in France. One of the hallmarks of cancer cells is their ability to escape the immune system surveillance, notably through setting up an immunosuppressive environment within the tumor. The NLRP3 protein is largely studied in the inflammasome context, which is assembled in order to promote inflammation through IL-1β secretion. However, this protein also functions as a transcription factor in CD4+ T cells. Indeed, in Th2 cells, NLRP3 cooperate together with IRF4, to form a complex that is able to activate the transcription of Il4, Il5 and Il13, which are necessary for the function of Th2 cells.This work is focusing on Th17 cells, a CD4+ T cell population of which there are different subtypes with different functions. Among these subtypes, two are opposite in the context of cancer, inflammatory Th17 (Th17i) which has antitumor properties, and regulatory Th17 (Th17r) which has pro-tumor properties.The work achieved during this thesis allowed showing that NLRP3 participate to Th17i / Th17r balance. Indeed, NLRP3 deficiency limit the emergence of a Th17r profile in favor of a Th17i-like profile, with the increase in the expression of Th17i characteristic inflammatory cytokines such as IFNγ, GM-CSF or IL-21. This gives to Th17 the ability to stimulate CD8+ T cells to increase their IFNγ and Granzyme B secretion. Although the interaction between NLRP3 and IRF4 exist in the nucleus of Th17r, another NLRP3 function modulate the expression of genes responsible for the phenotypic switch. Indeed, NLRP3 participate to repression of key genes of the Th17i transcriptional program, notably through facilitating SMAD3 phosphorylation. These phenomenon translate into an antitumor activity, which result in a decrease in tumor development in vivo. Consistently, the immune infiltrate of B16-F10 and LLC1 cancer cell line from CD4crexNLRP3flox mice or Th17rOT-II Nlrp3-/- transferred B16-F10OVA bearing mice, are enriched in CD8+ T cells which show greater cytotoxicity and a decrease in TReg infiltrate, resulting in a decrease in the immunosuppression within the tumor.To summarize, this work allowed to identify NLRP3 as a key factor in Th17r polarization, and highlighted its role in Th17r immunosuppressive functions acquisition.