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Effets de l'interleukine-15 et de l'interleukine-21 sur les neutrophiles

Pelletier, Martin (2006). Effets de l'interleukine-15 et de l'interleukine-21 sur les neutrophiles Thèse. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Doctorat en virologie et immunologie, 297 p.

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Résumé

L'interleukine-15 (IL-15) est une cytokine pro-inflammatoire pouvant activer les fonctions des neutrophiles grâce aux trois chaînes du récepteur à l'IL-15 présentes à leur surface, c'est-à-dire l'IL-15Ra, l'IL-2/15Rb(CD122) et la chaîne commune yc (CD132) partagée par le récepteur de l'IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 et IL-21. L'IL-15 retarde également leur apoptose spontanée par un mécanisme encore non élucidé. L'interleukine-21 (IL-21), quant à elle, est une cytokine récemment découverte dont la séquence primaire s'apparente à l'IL-15. L'IL-21 active plusieurs types cellulaires suite à sa liaison à son récepteur composé d'une chaîne spécifique IL-21Ra et de CD132. Aucune étude n'a toutefois démontré la présence de l'IL-21Ra à la surface des neutrophiles, ni un effet de cette cytokine sur leurs fonctions. Des concentrations élevées d'IL-15 et d'IL-21 ont été détectées chez des patients atteints de l'arthrite rhumatoïde et de la sarcoïdose, maladies où le neutrophile joue un rôle important dans la destruction tissulaire. Ceci suggère une implication de l'IL-15 et de l'IL-21 dans l'activation inappropriée des neutrophiles et le développement de ces maladies. Le but de ce travail était d'évaluer les effets pro-inflammatoires potentiels de l'IL-15 et de l'IL-21 in vitro et in vivo ainsi que les effets de ces cytokines sur les fonctions des neutrophiles afin de mieux comprendre le rôle de ces cellules dans les maladies inflammatoires. Plus spécifiquement, nous avons évalué les mécanismes impliqués dans le retard d'apoptose des neutrophiles induit par l'IL-15, ainsi que les effets de l'IL-15 sur 1'adhésion des neutrophiles et leur recrutement in vivo dans le modèle inflammatoire murin de la poche d'air. Nous avons également vérifié si un agent thérapeutique, la lectine de plante Viscum album agglutinine-!(VAA-1), pouvait moduler les réponses des neutrophiles induites par l'IL-15. Dans un deuxième temps, nous avons vérifié si l'IL-21 possède un potentiel pro-inflammatoire in vivo et si l'IL-21 est un agoniste des neutrophiles pouvant activer leurs fonctions et moduler leur apoptose spontanée. Dans le premier volet de cette recherche, nous avons démontré que la VAA-1 peut inhiber certaines fonctions des neutrophiles induites par l'IL-15. De plus, nous montrons que l'IL-15 retarde l'apoptose des neutrophiles en augmentant la phosphorylation de différentes protéines, dont Jak-2, ERK-112 et p38 MAPK, tout en augmentant l'expression de la protéine anti-apoptotique Mcl-1. L'activation des neutrophiles par 1'IL-15 se traduit également par une augmentation de 1'expression des intégrines CD11b/CD18 à la surface des neutrophiles. De plus, nous démontrons que l'IL-15 augmente 1'adhésion des neutrophiles aux cellules épithéliales pulmonaires A549. L'injection d'IL-15 dans le modèle murin de la poche d'air entraîne majoritairement le recrutement de neutrophiles. Nos résultats suggèrent que l'IL-15 peut attirer les neutrophiles au site inflammatoire, retarder leur niveau d'apoptose basal par différents mécanismes et augmenter l'expression des intégrines indispensables à l'adhésion aux cellules environnantes. Dans le deuxième volet de cette recherche, nous avons démontré que l'IL-21 induit à la fois le recrutement transitoire de neutrophiles et de monocytes/macrophages. Nous démontrons que les cellules pro-myélocytes HL-60 expriment l'IL-21Ra., qui disparaît lors de leur différenciation en neutrophiles, et que l'IL-21Ra. est absente chez les neutrophiles. De plus, l'IL-21 ne module aucune des fonctions étudiées des neutrophiles et n'affecte pas leur apoptose spontanée. Ceci suggère que 1'expression de la chaîne CD132 est insuffisante à elle seule pour permettre la modulation des fonctions des neutrophiles par 1'IL-21. Les monocytes et les macrophages expriment quant à eux les deux chaînes de l'IL-21R et les macrophages stimulés avec l'IL-21 sécrètent du CXCL8/IL-8, un puissant chimioattractant des neutrophiles. Nous proposons alors que l'IL-21 puisse agir indirectement sur les fonctions des neutrophiles par l'activation des monocytes et des macrophages (et possiblement des cellules résidentes) au site inflammatoire avec pour conséquence la production de chimiokines agissant directement sur les neutrophiles. La présence de l'IL-21Ra. chez les cellules immatures HL-60 nous a incité à envisager un rôle de l'IL-21 dans la prolifération et la survie de cellules immatures. Nous avons donc isolé les cellules de la moelle osseuse de la souris afin de les stimuler avec l'IL-21 et l'IL-15. Nous avons noté que l'IL-15 retarde l'apoptose et entraîne la prolifération des cellules de la moelle osseuse par un mécanisme impliquant le facteur de transcription NF-KB. Par opposition, l'IL-21 exerce seulement un effet anti-apoptotique sur ces mêmes cellules. Ces effets de 1'IL-15 et de IL-21 sont observés principalement sur la population lymphoïde de la moelle osseuse. Nous avons également noté l'expression différentielle de chacun des récepteurs, IL-15Ra. et IL-21Ra., à la surface ces cellules lymphoïdes (CDllb") et myéloïdes (CDllbl. Nos résultats suggèrent que l'IL-15 est à la fois un facteur de croissance et de survie des cellules lymphoïdes de la moelle osseuse alors que l'IL-21 est plutôt un facteur anti-apoptotique de ces cellules. Nous avons également observé que l'IL-21Ra. n'est pas exprimé à la surface des cellules myéloïdes, ce qui semble indiquer que cette chaîne soit essentielle pour permettre la modulation de la survie des cellules de la moelle osseuse. Nous pouvons conclure que l'expression des trois chaînes du récepteur à l'IL-15 permet la modulation de différentes fonctions des neutrophiles. Nos résultats suggèrent que 1'IL-15 peut influencer directement le sort des neutrophiles dans certaines maladies en impliquant leur recrutement au site inflammatoire, l'augmentation de leur adhésion aux cellules environnantes et la modulation de leur apoptose spontanée. Ces résultats concordent avec la détection de concentrations élevées d'IL-15 et la persistance des neutrophiles dans les maladies inflammatoires comme 1'arthrite rhumatoïde et la sarcoïdose. Il est toutefois possible de moduler 1'activation des neutrophiles par 1'IL-15 en utilisant la VAA-1. Par contre, l'expression de CD132 à la surface des neutrophiles est insuffisante pour que l'IL-21 module directement les réponses de ces cellules. L'IL-21 agirait indirectement sur le recrutement des neutrophiles en augmentant la sécrétion de chimiokines par les macrophages. La caractérisation des interactions entre les neutrophiles, l'IL-15 et l'IL-21 permet une meilleure compréhension des mécanismes contrôlant leur activation et permettra le développement d'outils thérapeutiques appropriés pour le traitement de maladies inflammatoires et auto-immunes.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Girard, Denis
Mots-clés libres: interleukine ; neutrophile ; inflammation ; cytokine
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 30 sept. 2013 14:43
Dernière modification: 18 déc. 2015 16:30
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/260

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