Wnt4 régule le métabolisme mitochondrial des macrophages et contribue au maintien des cellules souches hématopoïétiques

Tlili, Mouna (2021). Wnt4 régule le métabolisme mitochondrial des macrophages et contribue au maintien des cellules souches hématopoïétiques Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en en immunologie et virologie, 206 p.

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Résumé

Les voies de signalisation des Wnt sont impliquées dans le développement embryonnaire, dans la régulation de la prolifération cellulaire et dans la différenciation tissulaire à forte capacité de renouvellement comme le système hématopoïétique. Les voies de signalisation des Wnt contribuent au maintien et à la différenciation des cellules souches hématopoïétiques (CSH). Cependant, la source et la fonction des ligands Wnt ainsi que les voies intracellulaires qu’ils activent dépendent du contexte et du type cellulaire. Par exemple les ligands Wnt5a et Wnt3a contribuent à l’activation des macrophages et dirigent leur polarisation en un profil inflammatoire (M1) ou anti-inflammatoire (M2), respectivement. De plus, Wnt3a est un prototype de la voie canonique (dépendante de la β-caténine), tandis que Wnt5a est un prototype de la voie non-canonique. Ces voies ont des effets opposés sur le maintien des CSH. Cette thèse se concentre sur l’étude du ligand non-canonique Wnt4. Il a été montré qu’une surexpression de Wnt4 augmente le nombre de précurseurs myéloïdes dans la moelle osseuse (MO). Cependant, le rôle de Wnt4 dans les macrophages et les CSH n’est pas encore connu.

Bien que les macrophages M1 sont glycolytiques et que les macrophages M2 ont un métabolisme mitochondrial actif, l’impact de Wnt4 dans ces changements métaboliques demeure inconnu. Afin de caractériser le rôle de Wnt4, nous avons généré des macrophages déficients en Wnt4 (Wnt4-/-) qui présentent une diminution de l’activité des protéines AKT (Thr308) et ERK (Thr202/Tyr204) ainsi qu’une augmentation de l’activité mitochondriale décrite par une augmentation des niveaux ATP et une augmentation de la consommation d’oxygène. En outre, l’augmentation de l’activité de la lipase acide lysosomale (LAL) et la diminution des gouttelettes lipidiques indiquent que les lipides sont les principaux substrats utilisés par le métabolisme mitochondrial. D’un point de vue fonctionnel, les macrophages Wnt4-/- favorisent la survie du parasite Leishmania donovani qui est une fonction associée à un profil M2. Les macrophages sont aussi impliqués dans la rétention des CSH dans la MO. L’absence de Wnt4 dans les CSH ralentit leur cycle cellulaire menant à la diminution de leur autorenouvellement tandis que la délétion de Wnt4 dans les cellules myéloïdes n’altère pas la fonction des CSH, donc le rôle de Wnt4 est intrinsèque aux CSH.

En conclusion, nous avons montré un nouveau rôle métabolique et fonctionnel du ligand Wnt4 dans le contrôle du métabolisme des macrophages et du maintien des CSH dans la MO.

The Wnt signaling pathways are involved in cell fate decisions during embryogenesis, and remain important for the regulation of cell proliferation and differentiation in tissues with high turnover rate, such as the hematopoietic system. Wnt signaling contributes to the maintenance of haematopoietic stem cells (HSCs) and the development and maturation of most if not all different blood cell lineages. However, the source and identity of the most important Wnt ligands, and the specific intracellular signaling pathways they activate, are highly dependent on context and cell type. For example, the ligands Wnt5a and Wnt3a contribute to macrophage activation and direct their polarisation into an inflammatory (M1) or anti-inflammatory (M2) profile, respectively. Wnt5a and Wnt3 also activate different downstream signaling pathways: while Wnt3a is considered the prototypical canonical (-catenin-dependent) ligand, Wnt5a activates a -catenin-independent non-canonical pathway. Canonical and non-canonical Wnt signaling pathways have also opposing effects on HSC self-renewal. This thesis focuses on the non-canonical ligand Wnt4. It was previously shown that overexpression of Wnt4 increases the number of myeloid precursors in the bone marrow (BM), suggesting a potential increase in macrophage differentiation. However, the role of Wnt4 in macrophages or in HSCs remains unkown.

Macrophage polarization is associated with metabolic changes. Glycolysis is favored in the M1 profile, and mitochondrial metabolism is attributed to the M2 profile, but the impact of Wnt4 in regulating these processes is not well established. We therefore generated Wnt4-deficient (Wnt4-/-) macrophages and observed decreased AKT (Thr308) and ERK (Thr202/Tyr204) phosphorylation and an increased mitochondrial activity as seen by oxygen consumption and ATP production. In addition, the increase in lysosomal acid lipase (LAL) activity and decrease in intracellular lipid quantity indicate that lipids were the main substrates used by mitochondrial metabolism. The absence of Wnt4 also promoted parasite growth during infection with Leishmania donovani, which is normally associated with an M2 profile. Macrophages are also involved in HSC retention in the haematopoietic niche within the BM. Although the absence of Wnt4 in HSCs promoted the expression of cell cycle inhibitors and lead to decreased HSC self-renewal, myeloid-restricted Wnt4 deletion had no significant impact on HSC function, indicating that the role of Wnt4 in HSCs was more likely cell-intrinsic.

In conclusion, we have shown a new metabolic and functional role of Wnt4 ligand in the control of macrophage metabolism and HSC maintenance inside the BM.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Heinonen, Krista
Mots-clés libres:	Wnt4; macrophages; CSH; métabolisme; lipide; hématopoïèse; autorenouvellement; HSC; metabolism; lipid; haematopoiesis; self-renewal
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	01 juill. 2024 14:04
Dernière modification:	01 juill. 2024 14:04
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15715

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