1. Mise en évidence
a. A la recherche des mécanismes de détection de l’ADN
Les mécanismes de détection de l’ADN sont longtemps restés peu connus, et seul le récepteur TLR9 était décrit comme capable de détecter l’ADN bactérien riche en CpG. En 2006 deux études provenant des groupes de Medzhitov et d’Akira ont mis en évidence l’existence de voies de signalisation alternatives impliquées dans la détection de l’ADN (poly(dA:dT) et ISD), dépendant de TBK1 et d’IRF3, sans pour autant identifier de récepteur cytosolique (Ishii, Coban et al. 2006, Stetson and Medzhitov 2006). C’est en 2007 que le premier récepteur cytosolique aux ADNs a été mis en évidence dans des fibroblastes, connu sous le nom de DAI (DNA-dependent Activator of Interferon-regulatory factors, aussi appelé ZBP-1) et permettant la détection de l’ADN double brin (dsDNA) poly(dA-dT)(Takaoka, Wang et al. 2007). Néanmoins il semblerait que le rôle de ce récepteur soit spécifique à certains types cellulaires étant donné qu’aucun rôle de DAI n’ait été décrit dans les macrophages (Unterholzner, Keating et al. 2010) ni in vivo (Ishii, Kawagoe et al. 2008) suggérant l’existence d’autres mécanismes de détection de l’ADN. Un autre mécanisme, découvert en 2009, implique la RNA polymérase III qui est capable de transcrire l’ADN double brin riche en A/T en ARN contenant des extrémités 5’-triphosphates qui sont ensuite reconnues par le récepteur cytosolique aux ARNs RIG-I (Ablasser, Bauernfeind et al. 2009, Chiu, Macmillan et al. 2009)(Figure 5).
b. STING, protéine essentielle pour la réponse immunitaire antivirale
Afin de mieux comprendre les mécanismes de la réponse immunitaire innée, Glenn Barber et son équipe réalise en 2008 un criblage en transfectant des milliers d’ADNc humains et murins dans des cellules 293T exprimant le gène de la luciférase sous le contrôle du promoteur de l’IFN-β. Ils mettent ainsi en évidence 5 gènes dont la surexpression permet une forte induction d’IFN-β-Luc. Parmi ces 5 gènes figurent les protéines adaptatrices MAVS (également connu sous le noms de IPS-1, VISA ou CARDIF) et TRIF, les facteurs de transcription IRF1 et RelA/P65 mais également une
nouvelle protéine qu’ils ont alors appelé STING pour STimulator of INterferon Genes (Ishikawa and Barber 2008). Au même moment 3 autres études ont également mis en évidence cette protéine, que les auteurs ont respectivement appelée MITA, MPYS ou encore ERIS (Jin, Waterman et al. 2008, Zhong, Yang et al. 2008, Sun, Li et al. 2009). Sun et al. confirment ainsi les données de Barber, et montrent que la dimérisation de la protéine ERIS (pour Endoplasmic Reticulum Interferon Stimulator) est nécessaire pour l’induction d’IFN-β en réponse aux ARNs et ADNs cytosoliques (Sun, Li et al. 2009). Pour Zhong et al., la protéine MITA (pour Mediator of IRF3 Activation), permet d’induire l’expression d’IFN-β par l’intermédiaire d’IRF3 en réponse aux virus (Zhong, Yang et al. 2008).
Localisée au niveau du réticulum endoplasmique, STING est une protéine transmembranaire de 42 KDa impliquée dans l'expression d'interférons de type I essentiels dans la réponse contre les pathogènes. En effet, l’utilisation du modèle murin (STING-/-) a permis de montrer qu’une déficience pour cette protéine entraine la perte d’expression d’IFN-β en réponse à de nombreux ADNs (ISD ou ADNs issus d’HSV-1, d’Adenovirus ou d’E.Coli) mais conduit surtout à une forte létalité des souris à la suite d’une infection par le virus HSV (Ishikawa, Ma et al. 2009).
2. STING : une protéine qui cumule les fonctions de protéine adaptatrice et de récepteur
a. STING comme protéine adaptatrice
Cette protéine codée par le gène Tmem173 ou Sting1 a été décrite comme protéine adaptatrice au même titre que MAVS (associée aux récepteurs RLRs) ou MyD88 et TRIF (associées aux récepteurs TLRs). De nombreux autres récepteurs cytosoliques ont par la suite été découverts tels que DDX41 (Probable ATP-dependent RNA helicase DDX41) (Zhang, Yuan et al. 2011), cGAS (cyclic GMP-AMP Synthase) (Sun, Wu et al. 2013), DNA-PKcs (DNA-dependent Protein Kinase catalytic subunit) (Ferguson, Mansur et al. 2012) ou encore Mre11 (Double-strand break repair protein MRE11A) (Kondo, Kobayashi et al. 2013), avec chacun une spécificité différente, et l'induction d'interférons par ces récepteurs est, dans la plupart des cas, dépendante de STING (Unterholzner 2013) (Figure 5). Par ailleurs, bien que MAVS soit la protéine adaptatrice principale associée aux récepteurs MDA5 et RIG-I, la protéine STING
serait requise pour un meilleur fonctionnement de la voie RIG-I (Ishikawa and Barber 2008).
Figure 5 : Les mécanismes de détection de l’ADN
La détection de l’ADN par les cellules immunitaires peut se faire grâce au TLR9 situé dans les endosomes, ou par l’intermédiaire de la RNA Polymérase III. La protéine STING, qui cumule les fonctions de récepteur et de protéine adaptatrice, peut directement être activée par des ligands tels que le 2’3’-cGAMP synthétisé par la protéine cGAS, ou par l’intermédiaire des multiples récepteurs aux ADNs (DAI, Mre11, DDX41, Ifi16, DNA-PKCcs). Adapté de (Unterholzner, 2013), réalisé avec Biorender.
b. STING comme récepteur
En plus de sa fonction de protéine adaptatrice, STING cumule également la fonction de récepteur. En effet c’est un peu plus tardivement, en 2011, que les premiers ligands de STING ont été identifiés : les di-nucléotides cycliques, seconds messagers bactériens, c-di-GMP et c-di-AMP (Burdette, Monroe et al. 2011, Jin, Hill et al. 2011), suivi du di-nucléotide cyclique, second messager également, cGAMP (cyclic GMP-AMP) (Diner, Burdette et al. 2013, Gao, Ascano et al. 2013, Wu, Sun et al. 2013). C’est la protéine cGAS (Cyclic GMP-AMP Synthase) qui permet la synthèse du 2’3’-cGAMP, en réponse à des ADNs double brin cytosoliques (Sun, Wu et al. 2013). Par ailleurs,
Barber montre dans une étude que STING aurait la capacité d’interagir et de s’associer directement avec des ADNs double brin et simple brin (dsDNA-ssDNA) (Abe, Harashima et al. 2013), néanmoins aucune autre étude n’a décrit ce phénomène de détection directe des ADNs par la protéine STING. STING joue ainsi un rôle prédominant dans la réponse aux acides nucléiques cytosoliques.