Apoptose induite par la détection des ARN double-brins extracellulaires

Lors de la lyse des cellules infectées, les ARNdb accumulés au cours de l’infection par les HSV (176, 426), sont probablement déversés dans le milieu cellulaire en même temps que les particules virales infectieuses. Ces ARNdb extracellulaires activent le TLR3 qui induit une réponse immune innée antivirale ainsi que l’apoptose.

1.2.5.2.1 Rôle, expression et localisation du TLR3

Le TLR3 a été initialement identifié comme une molécule reconnaissant l’acide polyriboinosinique : polyribocytidylique (poly(I:C)), un analogue synthétique des ARNdb induisant une réponse antivirale caractérisée par la production d’IFN de type I et de cytokines inflammatoires, cette réponse étant absente chez les souris déficientes pour le TLR3 (3). Par la suite le TLR3 a été impliqué dans la reconnaissance de divers virus dont le virus de l’encéphalomyocardite (EMCV), le cytomégalovirus murin (MCMV) et le virus syncytial respiratoire (RSV) (138, 149, 390). L’importance du TLR3 dans le contrôle d’une infection HSV a été mise en évidence par une étude démontrant que le risque d’encéphalites causées par HSV-1 est accru chez les individus porteurs d’une mutation ponctuelle dominante (P554S) du TLR3 (448). Cette étude montre que l’induction d’IFN de type I et de cytokines inflammatoires par le TLR3 est cruciale pour le développement d’une réponse antivirale primaire dans le système nerveux central lors d’une infection par HSV-1. Toutefois, une redondance dans les systèmes de réponse immune innée antivirale permet à ces patients de survivre à la plupart des infections virales (448).

Le TLR3 est exprimé dans les fibroblastes et les cellules épithéliales dont les kératinocytes, lesquels constituent la première barrière contre les pathogènes (185, 224, 225, 237, 271, 398). Le TLR3 est aussi fortement exprimé dans le système nerveux central

(SNC) puisque le récepteur est présent dans les neurones, les cellules microgliales, les astrocytes et oligodendrocytes (39, 40, 172, 173, 275, 331). Les cellules participant directement à la réponse innée antivirale contre les HSV telles que les cellules dendritiques myéloïdes, les macrophages et les cellules NK expriment également le TLR3 (185, 292, 416). Dans la plupart des cellules, incluant les cellules dendritiques et les macrophages, le TLR3 est exprimé dans des vésicules intracellulaires à pH acide identifiées comme des endosomes précoces alors que les fibroblastes et les cellules épithéliales expriment le TLR3 à la fois au niveau de la membrane cytoplasmique et dans les endosomes (81, 115, 270, 271, 298).

1.2.5.2.2 Réponse immune innée antivirale induite par le TLR3

Le TLR3 est un récepteur transmembranaire constitué d’un domaine extracellulaire en forme de « fer à cheval » offrant une large surface de contact avec les ARNdb, d’un domaine transmembranaire et d’une queue cytosolique présentant un domaine TIR (Toll/interleukine-1 [IL-1] receptor) (27, 63). Selon de récents modèles mécanistiques, c’est l’association des ARNdb avec les TLR3 qui réorienterait les domaines TIR activant ainsi la signalisation intracellulaire (249). Le TLR3 activé recrute l’adaptateur TRIF (Toll/IL-1 receptor (TIR)-domain-containing adapter-inducing IFNβ, aussi nommé TICAM-1 : TIR domain-containing adapter molecule 1) via une interaction impliquant les domaines TIR des deux protéines (rev. 199, 307, 436). TRIF recrute alors TRAF3 qui induit la formation d’un complexe de signalisation comprenant les protéines TBK1 (TANK-

binding protein kinase 1), IKKε, TANK et NAP1 (NF-κB-activating kinase-associated protein 1) induisant la phosphorylation du facteur de transcription IRF3 (144, 303, 354).

IRF3 phosphorylé dimérise et migre au noyau, induisant ainsi l’activation des promoteurs contrôlant l’expression d’IFNα/β (Fig. 4) (355).

Par l’intermédiaire de TRIF, le TLR3 active également les facteurs de transcription NF-κB et AP1 stimulant l’expression d’IFN de type I et de cytokines inflammatoires (Fig. 4). TRIF interagit avec RIP1 par l’intermédiaire de domaines RHIM (RIP homotypic

interaction motif) présents au niveau de la région C-terminale de TRIF et dans le domaine

intermédiaire de RIP1 (Fig. 4) (280). RIP1 subit une polyubiquitinylation de type lys63 nécessaire à l’activation de NF-κB. L’adaptateur TRADD est également recruté par RIP1 ;

il participe à l’ubiquitinylation et à l’activation de RIP1 (101, 326). TRIF active également NF-κB en interagissant directement avec TRAF6, une ubiquitine ligase E3 (357). Ce complexe contenant TRIF, RIP1, TRADD, TRAF6 induit le recrutement de IKKγ (NEMO), TAK1, TAB2 et TAB3 (rev. 108). TAK1 induit la phosphorylation des kinases IKKα et IKKβ, lesquelles en retour phosphorylent l’inhibiteur de NF-κB, IκBα, qui sera dégradé permettant ainsi au facteur de transcription de migrer au noyaux (Fig. 4) (356, 366). La voie induite par le TLR3 menant à l’activation du facteur de transcription AP1 par p38, JNK et ERK1/2 est mal définie ; elle pourrait impliquer TAK1 (rev. 413).

1.2.5.2.3 Induction de l’apoptose par le TLR3

La fonction pro-apoptotique du TLR3 a été peu étudiée en comparaison de son implication dans la production de cytokines et d’IFN. Initialement, il a été montré en surexprimant TRIF dans diverses lignées cellulaires que cet adaptateur est l’unique protéine contenant un domaine TIR capable d’induire l’apoptose (147, 186, 344). L’activité pro- apoptotique de TRIF requière l’interaction de TRIF avec RIP1 via leurs domaines RHIM respectifs (186). RIP1 interagit alors avec FADD pour initier le recrutement et l’activation de la caspase-8 suivit de l’induction de la caspase-3. Même si elle est probablement activée, la voie apoptotique mitochondriale n’est pas requise pour induire l’apoptose par la surexpression de TRIF (147, 186). Par la suite, il a été montré que le poly(I:C) peut induire l’apoptose dans de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses mais ceci requière un traitement combiné avec de la cycloheximide (un inhibiteur de la synthèse protéique), de l’IFN ou des SMAC mimétiques (179, 349, 425). L’activation de la caspase-8 est l’événement principal conduisant à l’apoptose induite par le TLR3 dans les cellules HaCat et plusieurs lignées cellulaires dérivées de mélanome (425). L’ensemble de ces études supporte donc un modèle selon lequel le TLR3 induit l’apoptose via une voie impliquant TRIF, RIP1, FADD et la caspase-8. Toutefois, il a été montré qu’un traitement prolongé au poly(I:C) (supérieur à 24 h) induit l’apoptose de différentes cellules épithéliales issues de cancer du sein en activant la voie apoptotique intrinsèque via notamment la surexpression de Noxa (349). En plus de son rôle initiateur de l’apoptose, il a été rapporté que la caspase- 8 contribuerait à la cascade d’activation de NF-κB en réponse à la stimulation du TLR3 (248, 382).

Figure 4 : Voies de signalisation induites par le TLR3.

Modèle des voies de signalisation stimulées par le TLR3 entrainant l’apoptose, l’inflammation et la réponse à l’IFN de type 1. Se référer au texte pour les détails mécanistiques.