Paul CHAINTREUIL

Equipe de recherche

Thérapies innovantes dans les leucémies myéloïdes et les cellules souches hématopoïétiques

Implication des cathepsines et des caspases non-apoptotiques au cours de la génération des macrophages immunosuppresseurs

Résumé :

Les macrophages sont des cellules immunitaires issus de l’embryogenèse ou de la différenciation des monocytes. Schématiquement, trois populations de macrophages co-existent : les macrophages naïfs (M0), les macrophages pro-inflammatoires (M1) et les macrophages anti-inflammatoires (M2 ou immunosuppresseurs). Les macrophages naïfs possèdent des fonctions phagocytaires et reconnaissent des agents pathogènes mais subissent rapidement une polarisation en macrophages pro- ou anti- inflammatoires afin d’acquérir toutes leurs fonctions. Les macrophages pro-inflammatoires sont en partie responsables de la réponse inflammatoire, durant laquelle ils exercent des fonctions anti-microbiennes et anti-tumorales. A l’inverse, les macrophages anti-inflammatoires sont impliqués dans la résolution de l’inflammation, la phagocytose des débris cellulaires et la réparation des tissus. Cependant, les macrophages sont également impliqués dans le développement de certaines pathologies telles que l’athérosclérose (M1), la fibrose ou les cancers (M2). Ainsi, mieux connaitre le mécanisme de génération de ces trois types de macrophages est essentiel afin de pouvoir développer de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Durant ma thèse, je me suis intéressé au rôle joué par les cathepsines et les caspases lors de la différenciation des monocytes en macrophages naïfs puis au cours de leur polarisation en macrophages anti-inflammatoires. En effet, il a été précédemment démontré au sein de mon équipe que l’activation des caspases -8, -3 et -7 sont nécessaires à la différenciation des monocytes en macrophages en réponse à la cytokine M-CSF (CSF-1). L’activation des caspases dans le contexte de la différenciation des macrophages est originale puisque les fragments de clivage obtenus (respectivement 34 ; 26 et 30 kDa pour les caspases -8, -3 et -7) sont de taille différente de ceux retrouvés au cours de l’apoptose et n’entraine en outre aucune mortalité cellulaire. La caractérisation plus précise de l’activation des caspases au cours de la différenciation des monocytes en macrophages a permis de démontrer le rôle primordial de la cathepsine B dans le clivage et l’activation de la caspase-8.  L’activation des caspases conduit au clivage de certaines protéines substrats, comme p47 Phox, NPM ou encore LYN au niveau de séquences peptidiques non-consensus, soulignant un mode d’activation original des caspases au cours de la différenciation des monocytes en macrophages. A partir de ces séquences originales, nous avons généré de nouveaux tétrapeptides permettant de mesurer et d’inhiber sélectivement les activités des caspases non-apoptotiques retrouvées au cours de la différenciation des monocytes en macrophages.

Ces résultats, obtenus au cours de la différenciation des monocytes en macrophages, ont ensuite été transposés lors de la polarisation des macrophages naïfs. De manière intéressante, l’activation de la cathepsine B ainsi que des caspases est requise pour la génération des macrophages anti-inflammatoires en réponse à l’IL-4/IL-13. Inversement, ces activations sont totalement inhibées lors de la polarisation pro-inflammatoire des macrophages en réponse à l’IFN-γ/LPS, pointant une stricte spécificité d’activation de la cathepsine B et des caspases dans les macrophages anti-inflammatoires. De plus, l’inhibition pharmacologique ou génétique de la cathepsine B et des caspases conduit non seulement à un blocage de la polarisation des macrophages anti-inflammatoires mais également à leur repolarisation vers un phénotype pro-inflammatoire. Le rôle important joué par la cathepsine B et les caspases non-apoptotiques au cours de la polarisation des macrophages anti-inflammatoires en font donc des cibles très prometteuses pour limiter la fonctionnalité de ces macrophages immunosuppresseurs, notamment dans les pathologies où ils sont délétères, comme la fibrose ou les cancers.

Mots clés :

Monocytes, macrophages, CSF-1, polarisation, caspase, cathepsine