Découverte d’un nouveau point de contrôle pour agir contre l’inflammation : l’association explosive de PCNA et p47phox dans le neutrophile

07 octobre 2019

À l’Institut Cochin (unité Inserm 1016 / CNRS / Université Paris Descartes), Véronique Witko-Sarsat et son équipe ont mis en évidence le rôle de la protéine PCNA (« proliferating cell nuclear antigen »), en tant que régulatrice de l’activation et de l’apoptose des neutrophiles, cellules clés de l’immunité innée, dans des contextes d’inflammation. Ces travaux ont été récemment publiés dans le Journal of Experimental Medicine.

Le contexte

Les neutrophiles représentent 70 % des leucocytes circulants et sont des acteurs majeurs de l’immunité innée. On sait aujourd’hui que les neutrophiles sont doués de capacités immunomodulatrices et qu’ils sont impliqués dans de nombreuses pathologies non infectieuses, en particulier dans le cancer, dans les maladies autoimmunes, cardiovasculaires ou allergiques.

Dans un contexte d’inflammation, les neutrophiles sont les premières cellules à migrer sur le site inflammatoire pour détruire les bactéries au moyen de molécules puissantes : des espèces réactives de l’oxygène générées en énormes quantités lors de l’activation de la NADPH oxydase, aussi appelée « explosion respiratoire ». Leur mission accomplie, les neutrophiles doivent être éliminés par les macrophages. Leur apoptose (mort cellulaire programmée) empêche la libération de substances toxiques, et est étroitement contrôlée afin de limiter la destruction des tissus avoisinants.

La phagocytose des neutrophiles apoptotiques par les macrophages permet à ces derniers de synthétiser de nombreux médiateurs anti-inflammatoires. Si ces étapes sont dérégulées, l'inflammation chronique s'installe. Les mécanismes permettant de coordonner l’activation du neutrophile et son apoptose, essentiels à la résolution de l’inflammation sont aujourd’hui très mal connus.

L’étude

Afin de mieux les caractériser, Véronique Witko-Sarsat et son équipe se sont intéressés au rôle-clé de la protéine PCNA (proliferating cell nuclear antigen) dans cette coordination. Aussi nommée « Maestro de la réplication », PCNA est une protéine ancestrale dont la structure trimérique en forme de d'anneau est très conservée au cours de l’évolution.

L’analyse protéomique de l’interactome (ensemble des interactions moléculaires dans une cellule donnée) de PCNA dans le cytosol des neutrophiles a permis d’identifier de nombreuses protéines partenaires dont les composants de la NADPH oxydase.

Une analyse structurale, moléculaire et fonctionnelle a permis de mettre en lumière l’association spécifique de PCNA avec la p47phox (protéine retrouvée dans les neutrophiles). Grâce à des techniques de cristallisation et de modélisation moléculaires, les sites respectifs d’interaction entre PCNA et P47phox ont été identifiés avec une précision atomique.

L’équipe a ensuite disséqué au niveau cellulaire la fonction précise de cette interaction montrant que PCNA participe à l’assemblage et à la production d’oxydants.

Enfin, dans un modèle de colite chez la souris au cours duquel les neutrophiles jouent un rôle majeur dans les lésions tissulaires, les chercheurs ont montré que l’inhibition de l’interaction PCNA-p47phox par une petite molécule, le T2AA, diminuait très significativement l’inflammation.

Les perspectives

Les travaux de Véronique Witko-Sarsat ont donc une implication clinique évidente puisqu’ils apportent la preuve de concept qu'il est possible d'avoir un effet thérapeutique anti-inflammatoire puissant en ciblant PCNA dans les neutrophiles, ce ciblage favorisant la résolution de l'inflammation et diminuant le stress oxydant.

Cette étude a été réalisée en collaboration avec l’équipe de Jamel El-Benna (Hôpital Bichat, Paris), l’équipe de Philippe Frachet (Institut de Biologie Structurale, Grenoble) et les plateformes de l’Institut Cochin (Imagerie du vivant, histologie).

Références

Institut Cochin (unité Inserm 1016 / CNRS / Université Paris Descartes)

Cytosolic PCNA interacts with p47phox and controls NADPH oxidase NOX2 activation in neutrophilis, J. Exp. Med


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