Abstract: Suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1) is an indispensable regulator of IFN-γ signaling and has been implicated in the regulation of liver fibrosis. However, it is not known whether SOCS1 mediates its anti-fibrotic functions in the liver directly, or via modulating IFN-γ, which has been implicated in attenuating hepatic fibrosis. Additionally, it is possible that SOCS1 controls liver fibrosis by regulating hepatic stellate cells (HSC), a key player in fibrogenic response. While the activation pathways of HSCs have been well characterized, the regulatory mechanisms are not yet clear. The goals of this study were to dissociate IFN-γ-dependent and SOCS1-mediated regulation of hepatic fibrogenic response, and to elucidate the regulatory functions of SOCS1 in H SC activation. Liver fibrosis was induced in Socs1[superscript -/-]Ifng[superscript -/-] mice with dimethylnitrosamine or carbon tetrachloride. Ifng[superscript -/-] and C57BL/6 mice served as controls. Following fibrogenic treatments, Socs1[superscript -/-]Ifng[superscript -/-] mice showed elevated serum ALT levels and increased liver fibrosis com-pared to mice Ifng[superscript -/-]. The latter group showed higher alanine aminotransferase (ALT) levels and fibrosis than C57BL/6 controls. The livers of Socs1-deficient mice showed bridging fibrosis, which was associated with increased accumulation of myofibroblasts and abundant collagen deposition. Socs1-deficient livers showed increased expression of genes coding for smooth muscle actin, collagen, and enzymes involved in remodeling the extracellular matrix, namely matrix metalloproteinases and tissue inhibitor of metalloproteinases. Primary HSCs from Socs1-deficient mice showed increased proliferation in response to growth factors such as HGF, EGF and PDGF, and the fibrotic livers of Socs1-deficient mice showed increased expression of the Pdgfb gene. Taken together, these data indicate that SOCS1 controls liver fibrosis independently of IFN-γ and that part of this regulation may occur via regulating HSC proliferation and limiting growth factor availability. / Résumé: Le suppresseur de la signalisation des cytokines 1 (SOCS1) est un régulateur indispensable de la signalisation de l'IFN-γ et a été aussi impliqué dans la régulation de la fibrose hépatique. Cependant, on ne sait pas si les fonctions anti-fibrotiques sont médiées directement dans le foie par SOCS1 ou par la modulation de l'IFN-γ, qui est connu pour son effet atténuateur de la fibrose hépatique. En outre, il est possible que SOCS1 contrôle la fibrose hépatique par la régulation des cellules stellaires hépatiques (CSH), un acteur clé dans la réponse fibrogénique. Alors que les voies d'activation des CSH ont été bien caractérisées, les mécanismes de régulation ne sont pas encore clairs. Les buts de cette étude étaient de dissocier la régulation de la réponse fibrogénique hépatique médiée par SOCS1 et celle dépendante de IFN-γ et d'élucider les fonctions régulatrices de SOCS1 dans l'activation des CSH. La fibrose hépatique a été induite chez des souris Socs1[indice supérieur -/-]Ifng[indice supérieur -/-] par la diméthylnitrosamine ou le tétrachlorure de carbone. Les souris Ifng[indice supérieur -/-] et C57BL6 ont servi comme contrôles. Après les traitements fibrogéniques, les souris Socs1[indice supérieur -/-]Ifng[indice supérieur -/-] ont montré des niveaux sériques élevés d'alanine aminotransférase (ALT) ainsi que l'augmentation de la fibrose du foie par rapport à des souris Ifng[indice supérieur -/-]. Le dernier groupe a montré des niveaux plus élevés d'ALT et de fibrose par rapport aux souris C57BL6 contrôles. Les foies des souris déficientes en Socs1 ont montré une fibrose septale, qui a été associée à une augmentation de l'accumulation des myofibroblastes et à un dépôt abondant du collagène. Les foies déficients en SOCS1 ont montré une expression accrue de gènes codant pour l'actine musculaire lisse, le collagène et les enzymes impliquées dans le remodelage de la matrice extracellulaire, à savoir les métalloprotéinases de la matrice et l'inhibiteur tissulaire des métalloprotéinases. Les CSH primaires de souris déficientes en Socs1 ont montré une prolifération accrue en réponse à des facteurs de croissance tels que le HGF, EGF et le PDGF. Aussi, les foies fibrotiques de souris déficientes en Socs1 ont montré une expression élevée du gène PDGFB. Pris ensemble, ces données indiquent que SOCS1 contrôle la fibrose hépatique indépendamment de l'IFN-γ et qu'une partie de cette régulation peut se produire en régulant la prolifération des HSC et en limitant la disponibilité des facteurs de croissance.

L’interleukine (IL)-17 et le TNFa sont deux cytokines pro-inflammatoires jouant un rôle important dans diverses maladies inflammatoires systémiques et auto-immunes affectant différents organes et tissus comme le foie et les muscles. Cependant, les rôles de l’IL-17 et du TNFa restent encore mal compris dans les muscles et le foie, qui est impliqué dans la réponse en phase aiguë. En utilisant des cultures de myoblastes, d’hépatocytes et de cellules stellaires hépatiques humaines, nous avons trouvé que l’IL-17 et le TNFa augmentent en synergie la sécrétion de la cytokine pro-inflammatoire IL-6 et de plusieurs chimiokines. Dans les myoblastes, l’IL-17 et le TNFa induisent un stress oxydatif et une dérégulation de calcium montrant ainsi que les processus pathologiques immuns et non-immuns interagissent. Dans les hépatocytes, en augmentant en synergie les niveaux de la CRP et des transaminases, l’IL-17 et le TNFa participent à l’inflammation systémique et aux dommages cellulaires. Etant donné que des infiltrats de cellules immunitaires sont retrouvés lors d’atteintes inflammatoires, les interactions cellulaires contribuent certainement à la chronicité de l’inflammation. Des cellules mononuclées du sang périphérique activées ou non ont ainsi été placées en co-cultures avec les myoblastes, les hépatocytes et les cellules stellaires. Par comparaison aux monocultures, les productions de l’IL-6 et de la chimiokine IL-8 étaient augmentées dans les co-cultures. L’IL-17 et le TNFa contribuaient partiellement à ces effets. Les effets systémiques de l’IL-17 et du TNFa en font donc des cibles thérapeutiques attrayantes pour le traitement des nombreuses maladies inflammatoires systémiques / Interleukin-17A (IL-17) and tumor necrosis factor-a (TNFa) are two pro-inflammatory cytokines playing an important role in various systemic inflammatory and autoimmune disorders affecting different organs and tissues including the liver and the muscles. However, the roles of IL-17 and TNFa are not fully understood in the muscles and also in liver, which is crucial in the acute phase response. By using cultures of human myoblasts, primary human hepatocytes, human HepaRG cells and LX-2 hepatic stellate cells, we found that IL-17 and TNFa increase in synergy the production of the pro-inflammatory cytokine IL-6 and chemokines (IL-8, CCL20, MCP-1). In myoblasts, the IL-17 and TNFa stimulation induces endoplasmic reticulum stress and calcium dysregulation showing that immune and non-immune pathogenic mechanisms interplay. In hepatocytes, IL-17 and TNFa mediate systemic inflammation and cell damage by increasing in synergy the CRP acute-phase protein and transaminase levels through the induction of IL-6. Since active liver and muscle disorders are characterized by inflammatory infiltrates of immune cells, the cell interactions play certainly an important role in the chronicity of the inflammation. Peripheral blood mononuclear cells activated or not were therefore co-cultured with myoblasts, hepatocytes and/or hepatic stellate cells to assess the inflammatory role of the cell-cell interactions. Co-cultures enhance the production of IL-6 and IL-8 compared to monocultures. IL-17 and TNFa contribute partially to these inductions. The systemic effects of IL-17 and/or TNFa make them attractive therapeutic targets for the treatment of various systemic inflammatory disorders

Introduction: L’activation des cellules stellaires hépatiques (CSHs) est un point clé du processus de fibrose hépatique. Les lymphocytes T CD4+ intra-hépatiques sont une source majeure de cytokines anti-inflammatoires comme l’IL-10 et pro-inflammatoire (IL-17A), hépatoprotectrice (IL-22) produites par les Th17. Les Th17 sont impliqués dans de nombreuses pathologies inflammatoires mais l’effet de ces cellules sur les CSHs n’est pas encore élucidé. Objectif: Comprendre le rôle des cytokines de type Th17 dans le processus d’activation des CSHs. Méthodes: La lignée de CSHs humaine LX2 a été stimulée par l’IL-17A ou l’IL-22 puis comparée à des cellules traitées par le TGF-b et le tampon phosphate salin (PBS). L’activation des CSHs a été évaluée en examinant les molécules profibrotique alpha-smooth muscle actin (a-SMA), collagène de type I (COL1A1) et inhibiteur produits par les tissus des métalloprotéases matricielles I (TIMP-I) par q-PCR. L’expression protéique a été validée par immunobuvardage ou coloration au rouge de picro Sirius. L’expression membranaire de l’IL-10Rb, du TGF-b-RII et de l’IL-17RA a été mesurée par cytométrie en flux. Résultats: L’IL-17A et l’IL-22 n’activent pas les cellules LX2, car aucune induction d’a-SMA, de COL1A1 et de TIMP-I n’a été observée. Cependant, l’IL-17A et l’IL-22 sensibilisent les CSHs à l’action du TGF-b, tel que démontré par une forte expression et production d’a-SMA, collagène type I et TIMP-I. L’IL-17A, mais pas l’IL-22, induit la surexpression à la surface cellulaire du TGF-b-RII et inhibe partiellement la baisse d’expression du TGF--RII après stimulation au TGF-b. Conclusion: Nos résultats démontrent une fonction pro-fibrotique de l’IL-17A et de l’IL-22, car les deux cytokines sensibilisent les CSHs à l’action du TGF-b. L’IL-17A agit via la surexpression et la stabilisation du TGF-b-RII tandis que l’IL-22 agit probablement par des mécanismes intracellulaires. / Background: Activated hepatic stellate cells (HSCs) are key initiators of the fibrogenic process. Intrahepatic CD4+ T cells are major producers of hepatoprotective cytokines such as IL-10 produced by regulatory T cells (Tregs) or inflammatory and regulatory cytokines like IL-17 and IL-22 produced by Th17 cells. Th17 cells have been implicated in various conditions or liver damage but the mechanism of action of Th17 cytokines on HSC is still poorly understood. Aims: To understand the role of the different Th17 cytokines (IL17-A and IL-22) in modulating HSC activation. Methods: The HSC line LX2 was stimulated with increasing doses of IL-17A or IL-22, and compared to TGF-b and PBS-treated cells. Activation of HSCs was evaluated by examining the expression of the pro-fibrotic molecules alpha-smooth muscle actin (a-SMA), collagen type I (COL1A1) and tissue inhibitor of matrix metalloproteinase I (TIMP-I) by q-PCR. Protein expression was validated by either western blot or picro Sirius red stain. Cell surface expression of the cytokine receptors IL-10Rb, TGF-b-RII and IL-17RA was evaluated by flow cytometry. Results: IL-17A and IL-22 alone did not induce LX2 activation, as no induction of a-SMA, COL1A1 and TIMP-I was observed. However, both IL-17A and IL-22 sensitized HSCs to the action of suboptimal doses of TGF-b, confirmed by strong a-SMA, collagen type I and TIMP-I gene expression and protein production. IL-17A but not IL-22 upregulated TGF-b-RII cell surface expression and partially inhibited TGF-b-RII downmodulation upon TGF-b stimulation. Conclusion: Our results demonstrated a pro-fibrotic function for IL-17A and IL-22, as both cytokines sensitize HSC to the action of TGF-b. IL-17A acts through upregulation and stabilization of the TGF-b-RII while IL-22 probably acts through an intracellular mechanism.

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La réponse immunitaire est régulée spatialement et temporellement. Les cellules immunitaires font partie d’une plus grande communauté de populations cellulaires interconnectées qui coordonnent leurs actions par la signalisation intercellulaire. Suivant une blessure hépatique, la distribution et la composition du compartiment immunitaire évoluent rapidement au fil du temps. Par conséquent, l’information sur la position des cellules immunitaires dans le tissu hépatique est essentielle à la bonne compréhension de leurs fonctions dans la santé et la maladie. Cependant, l’organisation spatiale des cellules immunitaires en réponse à une atteinte hépatique aiguë, ainsi que les conséquences fonctionnelles de leur distribution topographique spécifique, restent mal comprises. Les macrophages hépatiques sont des cellules effectrices clés pendant l’homéostasie et en réponse à des blessures, et sont impliqués dans la pathogenèse de plusieurs maladies du foie. L’hétérogénéité et plasticité des macrophages dans le foie a été exposée avec l’émergence du séquençage de l’ARN, la cytométrie en flux et la cytométrie de masse. Ces techniques ont sensiblement contribué à la compréhension de l’origine, et fonctions des macrophages dans le foie. Cependant, ces technologies impliquent la destruction du tissu pour la préparation de suspension cellulaires ce qui entraîne une perte d’information spatiale et de contexte tissulaire. Par conséquent, la caractérisation spatiale et temporelle des macrophages dans le tissu hépatique pendant l’homéostasie tissulaire, et en réponse à une blessure, fournit une nouvelle information sur la façon dont les macrophages se rapportent aux cellules voisines et leur comportement pendant les réponses immunitaires. Dans la première partie de cette étude, nous avons conçu une stratégie pour le phénotypage spatial des cellules immunitaires hépatiques dans des échantillons de tissus. Cette stratégie combine techniques d'imagerie et l’alignement numérique des images pour surmonter les limitations actuelles du nombre de marqueurs pouvant être visualisés simultanément. En outre, nous avons généré des protocoles pour la quantification automatisée des cellules d’intérêt dans des sections de tissus pour réduire la subjectivité associée à la quantification par inspection visuelle, et pour augmenter la surface et la vitesse de l’analyse. Par conséquent, un plus grand nombre de populations de cellules immunitaires ont été visualisées, quantifiées et cartographiées, et leurs relations spatiales ont été déterminées. Dans la deuxième partie de l’étude, nous avons déterminé la cinétique et la dynamique spatiale des cellules de Kupffer (KCs) et des macrophages dérivés de monocytes (MoMFs) en réponse à une atteinte hépatique aiguë au CCl4, afin de mieux comprendre leurs rôles fonctionnels, et la répartition du travail entre eux. Nous avons constaté que les KC et les MoMFs présentent des différences au niveau de la distribution tissulaire, la morphologie, et la cinétique. En plus, seulement les KCs ont proliféré pour repeupler la population de macrophages résidents pendant la réparation tissulaire. Finalement, nous avons montré que le degré de colocalization de KCs et des MoMFs avec les cellules stellaires est différent. En plus, cette colocalisation varie avec la progression de la réponse immunitaire. Dans l’ensemble, nous avons montré que les KCs et les MoMFs ont des profils spatiaux et temporels différents en réponse à une atteinte hépatique aiguë. Dans l’ensemble, les observations faites dans cette étude suggèrent que le comportement spatial et temporel d’une sous-population donnée de cellules immunitaires est distinct et sous-tend sa capacité à remplir ses fonctions spécifiques pendant la réponse immunitaire. / The immune response is spatially and temporally regulated. Immune cells are part of a larger community of interconnected immune and non-immune cell populations that coordinate their actions mostly through cell-cell intercellular signaling. In the liver, the distribution pattern, and the composition of the immune compartment evolve during an immune response to injury influencing disease pathology, progression, and response to treatment. Hence, information on the location and interacting partners of immune cells in the hepatic tissue is critical for the proper understanding of their functions in health and disease. However, the spatial organization of hepatic resident and infiltrating immune cells in response to acute injury, and the functional consequences of their specific topographical distribution, remain poorly defined. Hepatic macrophages are key effector cells during homeostasis and in response to injury and are involved in the pathogenesis of several liver diseases. The heterogeneity and plasticity of the macrophage compartment in the liver have only recently started to be appreciated with the emergence of RNA sequencing, flow cytometry, and mass cytometry. Detailed transcriptomic and phenotypic profiling have deeply expanded our understanding of macrophage biology. However, these technologies involve tissue disruption with loss of spatial information and tissue context. Therefore, the spatial and temporal profiling of liver macrophages in tissue samples during the steady state, and in response to injury, provide novel information on how the macrophages relate to neighboring cells and their behavior during immune responses. In the first part of this study, we designed a strategy for the spatial phenotyping of hepatic immune cells in tissue samples. This strategy combined serial and sequential labeling, and digital tissue alignment to overcome current limitations in the number of markers that can be simultaneously visualized. In addition, we generated protocols for automated quantification of cells of interest in whole tissue sections which removed the subjectivity associated with quantification by visual inspection and greatly increased the area and the speed of the analysis. As a result, a larger number of immune cell populations were visualized, quantified, and mapped, and their spatial relations were determined in an unbiased manner. In the second part of this study, we monitored the kinetics, and spatial dynamics of resident Kupffer cells (KCs) and infiltrating monocyte-derived macrophages (MoMFs) in response to acute liver injury with CCl4, to gain insight into their functional roles, and the distribution of labor between them. KCs and MoMFs exhibited different tissue distribution patterns and cell morphology, different kinetics, and occupied neighboring but unique microanatomical tissue locations. KCs and MoMFs displayed a different capacity to replenish the macrophage pool upon acute injury, and were differentially related to hepatic stellate cells. Different kinetics and spatial profiles revealed that KCs and MoMFs have distinct spatial signatures and suggest that they perform distinct functions during the wound-healing response to acute liver injury. In summary, we optimized techniques and put together a strategy for the spatial profiling of hepatic immune cells. Then, we used this methodology to profile resident and infiltrating macrophage subpopulations to gain insight into their biology and distinct contribution to healing in response to acute liver injury. Overall, the observations made in this study suggest that the spatial and temporal behavior of a given subpopulation of immune cells underlie its ability to perform its specific functions during the immune response.