Les neutrophiles produisent plusieurs médiateurs peptidiques contribuant à l'inflammation lors de la réponse immunitaire contre les agents infectieux. Ces médiateurs sont encodés par des gènes dont la transcription est strictement régulée. Alors que ces facteurs de transcription sont bien connus, les voies de signalisation causant l'activation transcriptionnelle, ainsi que l'initiation de la traduction des chimiokines, sont moins bien caractérisées chez les neutrophiles humains. En conséquence, nous avons caractérisé le rôle de la PI3K dans cette réponse. L'inhibition de la PI3K par le LY294002 a considérablement réduit la sécrétion de chimiokines. La nucléofection de dominant-négatifs des sous-unités de la PI3K dans la lignée cellulaire PLB-985 différenciée en neutrophiles a confirmé ces résultats. D'autre part, le LY294002 a drastiquement inhibé l'expression génique de certaines chimiokines sans influencer l'activation des facteurs de transcription. Ceci a aussi été confirmé par la double nucléofection des dominants-négatifs et de promoteurs couplés à la luciférase. Ainsi, la PI3K affecte sélectivement la transcription de certaines chimiokines et module la traduction puisque le LY294002 inhibe la phosphorylation de protéines impliquées dans l'initiation de la traduction. Puisque les mécanismes contrôlant l'initiation de la traduction sont à peu près inconnus chez les neutrophiles, nous avons donc étudié la contribution de MNK I. Le CGP57380, un inhibiteur de MNK I, a fortement réduit la sécrétion de chimiokines. Ces données ont été confirmées par la nucléofection d'un dominant-négatif de MNK I dans la lignée cellulaire PLB-985 différenciée en neutrophiles. De plus, le CGP57380 n'influence pas l'expression génique des chimiokines. L'utilisation d'une coiffe synthétique mimant celle des ARNms nous a permis de déterminer que MNK I n'y est pas recrutée. Par contre, le CGP57380 diminue la phosphorylation de protéines impliquées dans le contrôle de l'initiation de la traduction. Nos résultats montrent que MNK I participe au contrôle de la traduction des chimiokines. Pour terminer, nous avons étudié la contribution de l'IL- 18 à la production de chimiokines. Nous avons tout d'abord détecté l'expression de l'IL- 18 en ARNm et au niveau protéique. De plus, bien que l'ARNm de l'IL- 18 soit inductible en réponse à plusieurs stimuli inflammatoires, seul le LPS peut induire sa sécrétion. Les neutrophiles sécrètent de façon constitutive l'IL-18 BP, l'inhibiteur naturel de l'IL-18, bien que cette sécrétion ne soit pas modulable. L'IL- 18 sécrété en réponse au LPS agit de façon autocrine sur les neutrophiles. En effet, le blocage de l'IL- 18 réduit considérablement l'expression et la sécrétion des chimiokines. En accord avec ces données, l'ajout d'IL-18 exogène induit l'expression et la sécrétion de plusieurs chimiokines en activant une signalisation intracellulaire semblable aux autres stimuli inflammatoires déjà étudiés. Dans leur ensemble, nos résultats dévoilent de nouvelles interactions entre l'IL-18 et les neutrophiles. En conclusion, les travaux présentés dans cette thèse ont montré que les stimuli inflammatoires utilisent en partie la voie de la PI3K au niveau de la transcription; et, au niveau de la traduction, les kinases MNK I et PI3K pour induire la production de chimiokines par les neutrophiles humains. Ces molécules de signalisation pourraient donc représenter des cibles prometteuses pour des interventions thérapeutiques visant à abaisser la production de chimiokines dans des pathologies chroniques dans lesquelles les neutrophiles et leurs produits jouent un rôle prédominant.

Les neutrophiles sont d'une grande importance dans la première ligne de défense de l'organisme contre les pathogènes. Ils participent activement par leurs actions antimicrobiennes, comme la phagocytose et la relâche de granules, mais influencent également la réponse immunitaire par les différentes cytokines et chimiokines qu'ils produisent. L'étude des différentes fonctions du neutrophile a permis d'établir les étapes clés de la signalisation intracellulaire qui mène à ces différentes fonctions. De plus, les études dé signalisation, dans différents organismes, ont placé TAK1, une MAP3K, à l'avant-plan dans l'activation des sentiers MAP kinase et des facteurs de transcription NF-kB. Nos efforts pour élucider les sentiers métaboliques du neutrophile nous ont fait nous pencher sur le rôle que TAK1 pouvait y jouer. Nous avons donc découvert que TAK1 était la kinase d'importance dans le contrôle des fonctions du neutrophile avec le LPS et le TNF[alpha], deux stimuli activateurs de NF-kB. Dans cette étude, nous nous sommes penchés sur le rôle de TAK1 chez le neutrophile avec des stimuli dont les réponses cellulaires ne passent pas par l'activation de NF-kB. C'est dans cette perspective que nous avons utilisé un chimioattractant, le fMLP, et un facteur de croissance, le GM-CSF. Ce sont deux stimuli physiologiques fréquemment retrouvés aux sites inflammatoires. Le fMLP et le GM-CSF activent rapidement TAK1 et celle-ci se retrouve en amont de la voie MEK/ERK, mais pas des voies p38 MAPK et PI3K/AKT. L'inhibition de TAK1 diminue l'expression et la sécrétion d'IL-8 et d'IL-1RA. L'inhibition de MEK/ERK et de PI3K/AKT a le même effet. De plus, l'inhibition de TAK1 empêche l'effet antiapoptotique du GM-CSF ainsi que diminue la production de leucotriènes par le fMLP. En conclusion, les travaux présentés montrent que TAK1 est une MAP3K essentielle dans les réponses fonctionnelles du neutrophile au fMLP et au GM-CSF. Cette découverte ouvre la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques, particulièrement dans le cas de maladies chroniques impliquant le GM-CSF.

Le neutrophile humain est une composante essentielle du système immunitaire inné. Il joue un rôle-clé comme phagocyte professionnel pour la défense contre les agents externes. De plus, il a la capacité de libérer un large éventail de produits antimicrobiens et de produire également diverses protéines immunorégulatrices, dont une vaste gamme de cytokines (IL-8, MIP-1[alpha]/[beta], IP-10, I-TAC, TNF-[alpha], etc.). La génération de ces dernières permet le recrutement massif de neutrophiles et d'autres populations leucocytaires au site inflammatoire, contribuant ainsi au bon déroulement de la réponse inflammatoire. La génération de cytokines par le neutrophile humain est induite par différents agonistes, dont des molécules bactériennes (LPS, peptides N-formylés) ou les médiateurs inflammatoires (cytokines, chimiokines, facteurs de croissance). Ces molécules vont activer des récepteurs à la surface du neutrophile et déclancher ainsi plusieurs voies de signalisation et des facteurs transcriptionnels. Dans la présente étude, nous avons déterminé l'impact de la voie de signalisation MEK/ERK dans l'induction de l'expression des cytokines chez le neutrophile humain isolé du sang périphérique. Nous avons noté un découplage du module MEK/ERK suite à une stimulation avec certains agonistes pro-inflammatoires (LPS, TNF-[alpha]), mais par pour d'autres (fMLP, GM-CSF). L'utilisation de différentes classes d'agonistes et d'inhibiteurs pharmacologiques des voies de signalisation nous a permis de mettre en évidence les rôles différents de MEK et de ERK en ce qui concerne la sécrétion et la transcription de cytokines. Les kinases ERK et MEK sont toutes deux impliquées dans la sécrétion de cytokines, mais ERK est la seule des deux qui est associée à la transcription. Par contre, nous n'avons toujours pas identifié la kinase responsable de l'activation de ERK lorsque le module MEK/ERK est découplé. Enfin, à défaut d'identifier la kinase qui phosphoryle ERK, nous montrons que la MAP3K, TAK1, agit en amont de ERK et de MEK chez les neutrophiles. Nos résultats suggèrent que les thérapies basées sur l'inhibition de MEK devront être complémentées d'une inhibition de ERK, en particulier dans des maladies inflammatoires chroniques à forte prédominance neutrophilique.

Il a été montré que les fonctions et la prolongation de la survie cellulaire des neutrophiles humains par les médiateurs de l'inflammation tendent à diminuer avec le vieillissement. Les protéines tyrosines phosphatase (PTPs), comme SHP-1, sont un des mécanismes qui permettent de moduler à la baisse et de terminer ces fonctions inflammatoires qui sont modulées par l'action des cytokines. Nous avons étudié le rôle des PTPs dans l'altération due au vieillissement des fonctions des neutrophiles humains. L'utilisation d'un inhibiteur pharmacologique des PTPs a suggéré une dérégulation de l'activité phosphatasique avec le vieillissement. Cette dérégulation était confirmée aussi dans le cas de l'apoptose mesurée après 18 heures d'incubation. L'activité phosphatasique de SHP-1 purifiée par immunoprécipitation de neutrophiles de sujets jeunes ou âgés stimulés par le GM-CSF est altérée de façon significative après une minute de stimulation chez les sujets âgés. Dans les sujets jeunes SHP-1 est déplacée des radeaux lipidiques après 1 minute de stimulation par le GM-CSF alors que chez les sujets âgés, SHP-1 est présente à tous les temps de stimulation utilisés. Des immunoblots faits avec des anticorps anti-phosphotyrosine et anti-phosphosérine ont montré une augmentation de la phosphorylation en sérine dans les neutrophiles des sujets jeunes après une stimulation au GM-CSF alors que ce n'était pas le cas chez les sujets âgés. Nous avons aussi trouvé des altérations dans l'activation et le recrutement aux radeaux lipidiques de la Src kinase Lyn chez les neutrophiles des sujets âgés. De plus, nous avons démontré que SHP-1 est continuellement recrutée à Lyn chez les sujets âgés alors que cette interaction, qui est observée dans des cellules non stimulées chez les sujets jeunes, est défaite par la stimulation au GM-CSF. En conclusion, les altérations observées dans la modulation de l'activité de SHP-1 par le GM-CSF dans les radeaux lipidiques sont un des facteurs qui contribuent à la diminution des effets du GM-CSF sur les neutrophiles humains avec le vieillissement.

En premier lieu, en utilisant des inhibiteurs pharmacologiques du NF-[kappa]B, nous avons constaté que l'inhibition du facteur de transcription NF-[kappa]B chez ces cellules diminue de beaucoup l'expression génique et la sécrétion de diverses cytokines et chimiokines (TNF-[alpha], IL-8 ou CXCL8, Mip-1[alpha]/[bêta] induites par des stimuli tels que TNF-[alpha] ou LPS. Nous montrons ensuite que le complexe IKK (IKK[alpha], IKK[bêta], et IKK[gamma]) est aussi partiellement localisé dans le noyau, alors que les kinases reliées à IKK (IKK[epsilon] et TBK-1) sont cytoplasmiques; la kinase NIK, quant à elle, est strictement nucléaire. Suite à une activation des neutrophiles, IKK[bêta] et IKK[gamma] deviennent transitoirement phosphorylées dans le cytoplasme et le noyau, alors qu'IKK[alpha] disparaît temporairement de ces deux compartiments cellulaires d'une manière qui semble dépendante de IKK[bêta]. Ces réponses s'accompagnent, dans les deux compartiments, de la dégradation d'I[kappa]B[alpha] et de la phosphorylation du RelA sur la sérine 536. Bien que les deux protéines puissent être des substrats de IKK, l'inhibition de ce dernier empêche la dégradation d'I[kappa]B[alpha], tandis que le niveau de phosphorylation du RelA est essentiellement inchangé. Nous apportons enfin une preuve que des isoformes de IKK nucléaires s'associent à la chromatine suivant l'activation des neutrophiles, ce qui suggère un rôle potentiel dans la régulation de gènes. Deuxièmement, nous rapportons que les neutrophiles expriment la MAP3K, TAK1, ainsi que ses partenaires associés, TAB1/2, dans le cytoplasme et le noyau. La kinase TAK1 est associée de façon constitutive aux protéines TAB1 et TAB2, ainsi qu'au complexe IKK[alpha]/[bêta] dans les neutrophiles au repos. Le niveau d'interaction de ces complexes demeure inchangé suite au traitement des neutrophiles avec le TNF-[alpha] ou le LPS. La kinase TAK1 devient rapidement et transitoirement activée suite à une stimulation des cellules avec le TNF-[alpha] ou le LPS. L'inhibition de l'activité kinase de TAK1 avec un inhibiteur hautement sélectif (5z-7-oxozeaenol) a empêché la phosphorylation d'IKK[alpha]/[bêta], de RelA, et la dégradation de I[kappa]B[alpha] dans les fractions cytoplasmiques et nucléaires, ainsi que la liaison à l'ADN du NF-[kappa]B dans des neutrophiles activés.En conséquence, l'expression et la sécrétion de cytokines inflammatoires induites par le TNF-[alpha] ou le LPS ont été profondément altérées suivant une inhibition de TAK1.En revanche, la phosphorylation de IKK[gamma] induite par le LPS n'a pas été affectée par l'inhibition de TAK1. Finalement, nos résultats indiquent que l'activation du NF-[kappa]B et les réponses cellulaires dépendantes du NF-[kappa]B sont indépendantes des ROS endogènes dans les neutrophiles humains primaires ou dans la lignée promyélocytaire PLB-985, qui peut être différenciée en granulocytes et se comporte comme les neutrophiles. Parallèlement, nous avons optimisé les conditions de transfection des PLB-985 différenciées, ce qui nous a permis de montrer pour la première fois l'activation de promoteurs [kappa]B-dépendants chez des granulocytes humains. Ces travaux rendent par ailleurs possibles les études portant sur l'activation des promoteurs chez les granulocytes. Dans leur ensemble, ces observations démontrent l'importance du NF-[kappa]B dans la génération inductible de cytokines et chimiokines par les neutrophiles. Il s'agit de la première étude qui montre la présence et l'activation (phosphorylation) du complexe IKK et la phosphorylation des protéines NF-[kappa]B/Rel dans les neutrophiles humains. Plus important encore, nos résultats dévoilent un mode d'activation de la cascade de signalisation IKK/I[kappa]B/NF-[kappa]B dans le noyau de cellules primaires. Nos données établissent également le rôle central de TAK1 dans le contrôle de la cascade de signalisation IKK/I[kappa]B/NF-[kappa]B cytoplasmique et nucléaire dans les neutrophiles primaires humains, ce qui pourrait représenter une cible prometteuse pour une intervention thérapeutique considérant le rôle critique des neutrophiles dans plusieurs conditions inflammatoires.

S. aureus sécrète de nombreux facteurs de virulence qui lui permettent de lutter efficacement contre le système immunitaire, afin de favoriser la dissémination de la bactérie dans l’organisme hôte. Parmi ces molécules, les leucotoxines ciblent principalement les cellules myéloïdes comme les neutrophiles, les macrophages ou encore les monocytes, et sont formées par deux sous-unités : une de classe S et une de classe F. La Leucodine de Panton et Valentine (LPV) et l’Hémolysine γ HlgC/HlgB sont deux leucotoxines dont le composant de classe S se fixe sur l’un des récepteurs du système du complément, le C5aR. Naturellement activé par l’anaphylatoxine C5a, le C5aR voit son activité modifiée lors d’une interaction avec la LPV ou HlgC/HlgB, tout du moins pour la libération du calcium intracellulaire. Ces deux leucotoxines, à l’instar du C5a, sont internalisées dans le neutrophile humain et utilisent le transport rétrograde pour atteindre l’appareil de Golgi. Elles peuvent rester dans la cellule jusqu’à 3h sans susciter la mort pour le neutrophile. Plus tard, à 6h, seule la LPV induit de l’apoptose et de la NETose. / S. aureus secretes many virulent factors which allow to efficiently fight the immune system, in a way to promote the bacterial spreading inside the host. Among these molecules, the leukotoxins target myeloid cells such as neutrophils, macrophages and monocytes, and are composed of two subunits: one of class S and one of class F. Panton and Valentine Leukocidin (PVL) and γ-Haemolysin HlgC/HlgB are two leukotoxins whose S-component binds to the C5aR, one of the complement system receptors. Naturally activated by the C5a anaphylatoxin, the activity of the C5aR is modified by the PVL and HlgC/HlgB interaction, for the intracellular calcium release. These two leukotoxins, as C5a, are internalised inside the human neutrophils and use the retrograde transport to reach the Golgi apparatus. These can rest inside the cells until 3h without neutrophil dead. Later, at 6h, only PVL induces apoptosis and NETosis.

La γ-hémolysine HlgC/HlgB et la leucocidine de Panton et Valentine (LPV) sont deux toxines formant des pores de la famille des leucotoxines bipartites (formées de deux sous-unités de classe S et F) sécrétées par S. aureus qui ciblent directement les polynucléaires neutrophiles humains (hPNNs) et qui augmentent le pouvoir pathogène de la bactérie. Ces leucotoxines sont également capables de cibler d’autres types cellulaires comme les neurones en grain du cervelet de rat et les DRG. D’abord, le composé de classe S de ces leucotoxines se fixe à un récepteur membranaire, le C5aR. Des substitutions en Alanine par mutagénèse dirigée ont permis la caractérisation d’un cluster d’acides aminés essentiels pour la fixation de LukS-PV à C5aR, localisé sur 2 boucles du domaine « Rim ». Puis, suite à la fixation de la sous-unité de classe F, HlgC/HlgB et la LPV semblent être internalisées, permettant une augmentation de la [Ca2+]i. Malgré les grandes similarités entre ces deux leucotoxines les sous-unités de classe F permettent à chaque leucotoxine d’activer des voies calciques différentes. Des dérivés du para-sulfonate-calix[4]arène ont un effet inhibiteur de ces toxines et pourraient montrer un potentiel à être utilisés comme auxiliaires aux antibiothérapies. / The γ-hemolysin HlgC/HlgB and the Panton and Valentine leukocidin (PVL) are two pore-forming toxins of the family of bicomponent leukotoxins secreted by S. aureus that directly target human neutrophils (hPNNs) and increase the pathogenicity of the bacteria. These leukotoxins also are capable of targeting other cell types such as rat cerebellar granular neurons and DRG. First, the compound of the class S binds to a membrane receptor, C5aR. Alanine-scanning mutagenesis allowed the characterization of a cluster of amino acids localized on two loops of the “Rim” domain essential for LukS-PV binding to C5aR. Then, after the class F subunit binding, HlgC/HlgB and PVL appear to be internalized, allowing an increase in [Ca2+]i. Despite the similarities between these two subunits, the class F component allows each leukotoxin to activate different pathways. Derivatives of para-sulfonato-calix[4]arene have an inhibitory effect on these toxins and may offer a potential to be used as auxiliary to antibiotherapy.