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Contrôle traductionnel des fonctions des macrophages par les répresseurs 4E-BP1 et 4E-BP2

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William, Mirtha (2018). Contrôle traductionnel des fonctions des macrophages par les répresseurs 4E-BP1 et 4E-BP2 Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, doctorat en immunologie et virologie, 217 p.

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Résumé

Les macrophages sont des sentinelles du système immunitaire inné qui gouvernent l’apparition et la résolution des réponses inflammatoires lors de l’intrusion des pathogènes. L’activation des macrophages nécessite une synthèse rapide des protéines pour répondre efficacement aux signaux externes. La signalisation à travers « mammalian/mechanistic target of rapamycin complex 1 » (mTORC1) est un régulateur majeur de la production de cytokines pro- et antiinflammatoires par les macrophages. Cependant, il n’a pas été élucidé si une telle régulation dépend du contrôle sélectif de l’initiation de la traduction par les principaux effecteurs de mTORC1, les « eIF4E-binding proteins » 1 et 2 (4E-BP1/2). Pour comprendre le rôle des 4EBP1/ 2 sur les fonctions des macrophages, nous avons comparé l’efficacité traductionnelle des transcrits immunitaires dans les macrophages primaires dérivés de la moelle osseuse de souris C57BL/6 de type sauvage (WT) et déficientes pour 4E-BP1/2 (4E-BP1/2 DKO). L’étude du translatome a révélé l’existence de transcrits (Il-10, Ptgs2/Cox-2, Ccl5 et Cxcl10) dont la traduction est contrôlée par 4E-BP1/2. Nous avons trouvé, d’une part, que les macrophages 4EBP1/ 2 DKO produisent davantage de protéines endogènes IL-10 et PGE2 en réponse à la stimulation par le LPS. En conséquence, l’activation à la hausse de la signalisation IL-10-STAT3 et PGE2-C/EBPβ a renforcé l’expression de gènes anti-inflammatoires (sIl1ra, Nfil3, Arg1, Serpinb2) ce qui a entrainé une diminution de la capacité bactéricide des macrophages déficients en 4E-BP1/2. D’autre part, nous avons montré que l’absence de 4E-BP1/2 mène à une production plus élevée de chimiokines CCL5 et CXCL10 dans les macrophages stimulés avec le LPS, ce qui a favorisé leur activité chimiotactique envers les cellules T CCR5+ et CXCR3+. En accord avec ces données, le traitement des macrophages WT avec des inhibiteurs de mTORC1 a conduit à l’hypophosphorylation des 4E-BP1/2 (activation) et donc a une diminution de la sécrétion de CCL5 et CXCL10 aux cellules WT. Par contre, les macrophages dérivés de souris « Knock-in (KI) » pour la phosphorylation d’eIF4E sur la sérine 209 ont produit des niveaux similaires de CCL5 et CXCL10. Donc, l’état de phosphorylation d’eIF4E ne semble pas avoir un effet sur la synthèse de ces chimiokines.

En conclusion, nos données prouvent que l’axe mTORC1-4E-BP1/2 contrôle la traduction des ARN codant pour des médiateurs pro- et anti-inflammatoires et suggèrent qu’une activité dérégulée de 4E-BP1/2 pourrait reprogrammer l’environnement transcriptionnel et traductionnel en faveur des maladies.

Abstract

Macrophages are sentinels of the innate immune system that govern the onset and the resolution of inflammatory responses during pathogen intrusion. Activation of macrophages requires rapid protein synthesis to respond effectively to external signals. mammalian/mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) is a major regulator of proand -anti-inflammatory cytokine production by macrophages. However, it has not been elucidated whether such regulation depends on selective control of translation initiation by the main effectors of mTORC1, the eIF4E-binding proteins 1 and 2 (4E-BP1/2). To understand the role of 4E-BP1/2 on macrophage functions, we compared translational efficiency of immune transcripts in bone marrow-derived macrophages of wild type (WT) C57BL/6 and doubleknockout 4E-BP1/2 (4E-BP1/2 DKO) mice. The study of the translatome revealed the existence of transcripts (Il-10, Ptgs2/Cox-2, Ccl5 and Cxcl10) whose translation is controlled by 4E-BP1/2. We found that 4E-BP1/2 DKO macrophages produce more endogenous IL-10 and PGE2 proteins in response to LPS stimulation, which results in a decrease in their bactericidal capacity. Accordingly, upregulation of IL-10-STAT3 and PGE2-C/EBPβ signaling enhanced the expression of anti-inflammatory genes (sIl1ra, Nfil3, Arg1, Serpinb2). On the other hand, we have shown that the elevated production of CCL5 and CXCL10 chemokines in LPS-stimulated macrophages, is 4E-BP1/2-dependent, which has favored their chemotactic activity towards CCR5+ and CXCR3+ T cells. Treatment of WT macrophages with mTORC1 inhibitors led to hypophosphorylation of 4E-BP1/2 (activation) and thus decreased secretion of CCL5 and CXCL10. In contrast, macrophages derived from mice mutated at the residue where eIF4E is phosphorylated (i.e. eIF4E S209A) produced similar levels of CCL5 and CXCL10. Thus, the phosphorylation status of eIF4E did not affect the synthesis of these chemokines.

In conclusion, our data show that the mTORC1-4E-BP1/2 axis controls translation of mRNAs encoding pro- and -anti-inflammatory mediators and suggests that a deregulated activity of 4EBP1/ 2 in macrophages could reprogram the transcriptional and translational environment in favor of diseases.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Jaramillo, Maritza
Mots-clés libres: macrophage ; mTORC1 ; traduction ; ARNm ; eIF4E-binding proteins 1 and 2 ; inflammation ; LPS; macrophage; mTORC1; translation; mRNA; eIF4E-binding proteins 1 and 2; inflammation; LPS
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 08 mars 2019 15:36
Dernière modification: 08 mars 2019 15:36
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/7886

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