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Abstract available in the Journal of Investigative Medicine.

La mutagénèse dirigée et la transfection stable dans le modèle cellulaire X-CGD PLB-985 ont été utilisées pour étudier les mécanismes moléculaires du dysfonctionnement de l'oxydase dans 3 cas de CGD-X+ (H303N /P304R, D500G, L505R), 1 cas de X–-CGD (S193F) et le rôle de 2 domaines de Nox2 191TSSTKTIRRS200 et 484DESQANHFAVHHDEEKD500. Les mutations H303N, P304R et D500G inhibent l'assemblage et l'activité de l'oxydase. La mutation L505R diminue partiellement l'affinité de Nox2 pour NADPH et son interaction avec p67phox in vitro. Cependant cet acide aminé n'est impliqué dans la fixation directe du NADPH. La boucle D et la région (484-504) sont essentielles à l'activité oxydase. Seule la région C-terminale est impliquée dans l'assemblage de l'oxydase et le transfert électronique du NADPH vers FAD. La boucle D des Nox1/3/4 est fonctionnelle pour l'activité oxidase de Nox2. Le modèle-3D de la partie C-terminale de Nox2 confirme l'importance de l'hélice-alpha dans l'activation du complexe oxydase.

La NADPH-oxydase phagocytaire, responsable de la production d'anions superoxydes microbicides, résulte de l'assemblage des protéines cytosoliques avec le cytochrome b558 membranaire redox formé de Nox2 et p22phox. Nous avons mis en évidence précédemment que le remplacement de la boucle D de Nox2 par celle de Nox4 (mutant D-loopNox4-Nox2) était à l'origine d'une " super-activité " oxydase. Le présent travail a consisté à élucider les mécanismes moléculaires à l'origine de la super-activité oxydase de ce mutant. Le mutant présente une activité oxydase ex vivo 2 à 8 fois supérieure à celle de cellules PLB-985 WT-Nox2, en réponse aux stimuli solubles et particulaires. Cette suractivité est plus importante en réponse à l'ionomycine et au facteur chimiotactique fMLF, dont les voies d'activation impliquent une augmentation du taux de Ca2+i. Cette suractivité a également été mise en évidence dans un système simplifié in vitro contenant uniquement les protéines purifiées du complexe oxydase et activé par l'acide phosphatidique. L'activité oxydase du mutant ex vivo présente une sensibilité accrue à un influx de calcium. Le cytochrome b558 muté est moins sensible aux événements de phosphorylation dépendant d'ERK1/2 durant l'activation par le fMLF. Ainsi, la suractivité du mutant D-loopNox4-Nox2 pourrait provenir d'une modification de la conformation de Nox2 mutée, favorisant l'état activé du complexe oxydase. De plus, la super-activité du mutant améliore son pouvoir bactéricide vis-à-vis de la souche atténuée P. aeruginosa PAO1. Enfin, nous avons pu mettre en évidence l'existence de deux phases distinctes et interdépendantes dans le processus de bactéricidie de ce microorganisme.

Rationale: CGD is characterized by recurrent life-threatening infections with bacterial and/or fungal pathogens and granuloma formation. This is caused by defects in the phagocyte NADPH oxidase systems. Deficiency of MBL caused by mutations in the coding part of the MBL2 gene is associated with increased risk and severity of infections and autoimmunity. Combined deficiencies of MBL and NADPH oxidase have not been described commonly, and we report one such case. Methods: The patient records were reviewed, and laboratory data collected. Genetic mutation analysis for MBL2 gene was done at IBT laboratory while CGD mutation analysis is pending. Results: A 2 y/o Caucasian male presents with an intermittent fever for several weeks with an enlarging blister in the right anterolateral thigh. The patient had a history of recurrent pneumonias. Chest CT demonstrated prominent interstitial markings with pulmonary nodules. Lung Biopsy revealed multifocal nodular necrotizing granulomas. Neutrophil Oxidative Burst Test was consistent with X-linked CGD (Patient 14.3/Control 1375.5). The serum level of MBL was 25ng/mL (N=>500). MBL genetic analysis showed LXPA/LYPB (the latter being the defective haplotype). Elevated CRP and polyclonal hyperglobulinemia were consistent with previous report in CGD. The patient was treated with itraconazole, bactrim and interferon gamma with consistent improvement. Conclusions: The role of MBL deficiency in this patient with severe necrotizing granulomatous disease of the lung is unclear. However it seems likely that MBL defects will contribute to worse infections in patients with phagocyte malfunction. The true prevalence of MBL defect in CGD needs to be studied.

O sistema NADPH oxidase humano é responsável pela geração de reativos intermediários do oxigênio e defeitos neste sistema resultam na Doença Granulomatosa Crônica (DGC). Nesta tese de doutorado, investigamos o efeito do IFN-g sobre eventos pós-transcricionais em pacientes com DGC ligada ao X, ocasionada por defeitos de splicing. Os dados obtidos sugerem que o uso do IFN-g in vitro interfere no processamento da mensagem causando aumento da expressão de transcritos do gene CYBB e NCF1 em células B-EBV de indivíduos sadios e pacientes DGC analisados. Observamos também que o IFN-g dimunui a expressão dos genes THOC4 NONO, SF3A1, SRRM1 e UPF3A e promove aumento de expressão de SRSF10, SNRPA1 e C2 em células B-EBV de paciente X-DGC secundária a defeitos de splicing. Identificamos que o IFN-g e o TNF-α aumentam a expressão das proteínas envolvidas no processo do splicing. Concluímos que o IFN-g aumenta a expressão de genes importantes para uma resposta eficiente do sistema imunológico, incluindo os do sistema NADPH oxidase, além de promover aumento da expressão de genes e de proteínas relacionados ao processo de splicing, que podem estar relacionados aos efeitos benéficos observados no uso do IFN-g em pacientes com DGC ligada ao X, ocasionada por defeitos de splicing. / The human phagocyte NADPH oxidase is responsible for the generation of reactive oxygen intermediates and defects in this system result in Chronic Granulomatous Disease (CGD). In this PhD Thesis, we investigated the effect of IFN-g on post-transcriptional events in normal individuals and patients with X-linked CGD, caused by splicing defects. The obtained data suggests that the use of IFN-g in vitro interferes in the message processing causing an increase of expression of CYBB and NCF1 gene transcripts in B-EBV cells of healthy individuals and analyzed CGD patients. We also observed that IFN-g decreases the expression of THOC4, NONO, SF3A1, SRRM1 and UPF3A, and increases the expression of SRSF10, SNRPA1 and C2 genes in cells from X-CGD patients, due to splicing defects. We identified that IFN-g and TNF-α induce expression of proteins involved in the splicing process. We conclude that IFN-g increases the expression of important genes for an effective immune response, including the NADPH oxidase system genes, and promotes augment of gene and protein expression related to the splicing process, which may be related to the beneficial effects related to the use of IFN-g in CGD patient caused by splicing defects.

Lors de la phagocytose d'un micro-organisme, le complexe de la NADPH Oxydase des neutrophiles est activé. Il permet alors la production d'espèces réactives de l'oxygène qui contribuent à la destruction du pathogène. Ce complexe est constitué de facteurs cytosoliques (p67phox, p40phox, p47phox), d'une petite protéine G Rac et du flavocytochrome b558 membranaire, lui-même composé de p22phox et gp91phox. Des mutations dans les gènes codant pour certaines de ces protéines conduisent à une maladie génétique rare mais grave!: la granulomatose septique chronique (CGD). Au sein du complexe ternaire formé par les facteurs cytosoliques, il existe des interactions de type domaine SH3/motif polyproline et une interaction entre domaines PB1. Par Résonance Magnétique Nucléaire, nous avons caractérisé d'un point de vue structural l'interaction entre les domaines PB1 de p67phox et p40phox. Nous avons également étudié les conséquences de l'activation sur les interactions entre le motif polyproline C-terminal de p47phox et ses domaines SH3 partenaires. Ainsi, nous avons combiné l'analyse des structures des domaines SH3 de p40phox et SH3 C-terminal de p67phox, en complexe avec le polyproline C-terminal de p47phox, avec nos mesures d'affinité entre ces partenaires à différents stades de l'activation. Ces données ont été obtenues par fluorescence intrinsèque du tryptophane présent au sein des domaines SH3.

O sistema NADPH oxidase humano é responsável pela geração de reativos intermediários do oxigênio e defeitos neste sistema resultam na Doença Granulomatosa Crônica (DGC). Nesta tese de doutorado, investigamos o efeito do IFN-g sobre eventos pós-transcricionais em pacientes com DGC ligada ao X, ocasionada por defeitos de splicing. Os dados obtidos sugerem que o uso do IFN-g in vitro interfere no processamento da mensagem causando aumento da expressão de transcritos do gene CYBB e NCF1 em células B-EBV de indivíduos sadios e pacientes DGC analisados. Observamos também que o IFN-g dimunui a expressão dos genes THOC4 NONO, SF3A1, SRRM1 e UPF3A e promove aumento de expressão de SRSF10, SNRPA1 e C2 em células B-EBV de paciente X-DGC secundária a defeitos de splicing. Identificamos que o IFN-g e o TNF-α aumentam a expressão das proteínas envolvidas no processo do splicing. Concluímos que o IFN-g aumenta a expressão de genes importantes para uma resposta eficiente do sistema imunológico, incluindo os do sistema NADPH oxidase, além de promover aumento da expressão de genes e de proteínas relacionados ao processo de splicing, que podem estar relacionados aos efeitos benéficos observados no uso do IFN-g em pacientes com DGC ligada ao X, ocasionada por defeitos de splicing. / The human phagocyte NADPH oxidase is responsible for the generation of reactive oxygen intermediates and defects in this system result in Chronic Granulomatous Disease (CGD). In this PhD Thesis, we investigated the effect of IFN-g on post-transcriptional events in normal individuals and patients with X-linked CGD, caused by splicing defects. The obtained data suggests that the use of IFN-g in vitro interferes in the message processing causing an increase of expression of CYBB and NCF1 gene transcripts in B-EBV cells of healthy individuals and analyzed CGD patients. We also observed that IFN-g decreases the expression of THOC4, NONO, SF3A1, SRRM1 and UPF3A, and increases the expression of SRSF10, SNRPA1 and C2 genes in cells from X-CGD patients, due to splicing defects. We identified that IFN-g and TNF-α induce expression of proteins involved in the splicing process. We conclude that IFN-g increases the expression of important genes for an effective immune response, including the NADPH oxidase system genes, and promotes augment of gene and protein expression related to the splicing process, which may be related to the beneficial effects related to the use of IFN-g in CGD patient caused by splicing defects.