Détection cytosolique des ARNdb et signalisation par RIG-I et

1.2.5.3.1.1 Rôles de RIG-I et MDA5 dans la réponse immune innée antivirale

Les PRR connus responsables de la détection cytosolique des ARN viraux et du poly(I:C) sont les deux RLR (RIG-I-like receptor) : RIG-I et MDA5. Un troisième RLR, LGP2 (laboratory of genetic and physiology 2) (412), pourrait fonctionner comme un régulateur positif ou négatif de RIG-I et MDA5 dépendamment du type d’infection (342, 437). L’utilisation de souris déficientes pour RIG-I ou MDA5 a démontré l’implication de ces RLR dans la production d’IFN en réponse au poly(I:C) ou à une infection virale ; ces travaux ont aussi montré que ces deux détecteurs sont stimulés par des virus différents (127, 196, 198). MDA5 et RIG-I ne détectent pas les mêmes ARNdb ce qui pourrait expliquer pourquoi leur spectre de détection virale diffère. En effet, RIG-I peut détecter de courts ARNdb bien que ses ligands principaux soient des ARN simple-brins à bases modifiées ; MDA5 est le principal détecteur cytosolique des ARNdb longs, structurés et ramifiés comme le poly(I:C) (159, 197, 324, 325, 348, 393). Le rôle de MDA5 et RIG-I dans la réponse immune innée antivirale a surtout été étudié lors d’infection par des virus à ARN. Néanmoins, plusieurs études ont démontré que les virus à ADN sont reconnus par la voie des RLR. Par exemple, la production d’IFN de type I par des fibroblastes et des macrophages infectés par HSV-1 implique les RLR et l’adaptateur IPS1 (IFNβ-promoter

1.2.5.3.1.2 Réponse immune innée antivirale et apoptose induite par RIG-I et MDA5 RIG-I et MDA5 sont composés de deux régions de type CARD localisées dans l’extrémité N-terminale du détecteur. Suivant leur activation, RIG-I et MDA5 recrutent, via leurs domaines CARD, IPS1 (IFNβ-promoter stimulator 1) aussi nommée CARDIF (CARD, adaptor inducing IFNβ), VISA (virus-induced signaling adaptor) ou MAVS (mitochondrial antiviral signaling) (Fig. 5) (200, 281, 364, 434). L’adaptateur IPS1 est localisé au niveau de la membrane extérieure de la mitochondrie (coté cytosol) grâce à son domaine TM (transmembrane domain) et interagit avec les RLR via son propre domaine CARD (364). IPS1 dirige l’activation d’IRF3, de NF-κB, d’AP1 et de la procaspases-8 en réponse à la stimulation des RLR (Fig. 5).

La localisation mitochondriale et les multiples domaines d’interaction recensés sur IPS1 différencient la signalisation induite par les RLR de celle stimulée par le TLR3 bien que les deux voies présentent de nombreuses similitudes. Une étude récente a permis de clarifier la voie induite par IPS1 en démontrant le rôle crucial de TRADD dans cette signalisation (282). Quand RIG-I et MDA5 détectent des ARN viraux et interagissent avec IPS1, TRADD est recruté par IPS1. TRADD recrute alors TRAF2, RIP1 et FADD (Fig. 5) (200, 282). RIP1 ubiquitinylé orchestre le recrutement de IKKα, IKKβ et IKKγ qui conduisent à l’activation de NF-κB. Parallèlement, TRAF3 interagit directement avec IPS1 et stimule TANK, TBK1, NAP1 et IKKε induisant la phosphorylation, dimérisation et translocation nucléaire de IRF3 (Fig. 5) (346). IPS1 stimule également une voie dépendante de TRAF6 et MEKK1 qui induit l’activation de NF-κB et des MAPK qui contrôlent à la fois la production de cytokines inflammatoires et d’IFN (Fig. 5) (438). FADD semble jouer un rôle prépondérant dans la réponse immune innée antivirale puisque des fibroblastes issus de d’embryon de souris (MEF, murine embryonic fibroblasts) déficientes en FADD présentent un production réduite d’IFNβ et de cytokines inflammatoires en réponse au poly(I:C) (20). Plus récemment, il a été montré qu’en réponse à la détection cytosolique de poly(I:C) par RIG-I/MDA5, FADD associé à IPS1 induit le recrutement et l’activation des caspases initiatrices 8 et 10 qui est essentielle pour induire la réponse inflammatoire dépendante de NF-κB (392).

Plusieurs travaux ont porté sur l’apoptose induite par la transfection de poly(I:C) et les voies RIG-I et MDA5. Deux études ont montré que les cellules HeLa transfectées avec du poly(I:C) sont éliminées par apoptose en moins de 4 h via la formation d’un complexe formé de TRADD, FADD et de la procaspase-8 qui conduit à l’activation de la caspase-8, laquelle entraine la stimulation subséquente des caspases 3, 7 et 9 (168, 169). Plus récemment, il a été montré que le poly(I:C) transfectée dans les HeLa induit l’apoptose non seulement via PKR mais également par l’intermédiaire d’IPS1 (272). Une étude récente a montré que la surexpression de IPS1 dans les HEK293 et les fibroblastes entraînait une apoptose dépendante des caspases via l’activation de la caspase-3 et de la caspase-9 (244). Une autre étude a montré que la surexpression de IPS1 dans les cellules HEK293 induisait une voie apoptotique caractérisée par l’induction des caspases 3, 8 et 9 (255). De plus, IPS1 interagit avec FADD et la procaspase-8 ce qui conduit à l’activation de cette caspase initiatrice (255, 392). Ces études suggèrent donc que RIG-I et MAD5 induiraient l’apoptose par une voie déclenchée par la caspase-8. Toutefois, la localisation de IPS1 au niveau de la membrane mitochondriale est requise pour l’induction de l’apoptose suggérant que la voie apoptotique intrinsèque pourrait jouer un rôle dans l’activation de l’apoptose (244). Récemment, il a été montré que la transfection de poly(I:C) (ligand de MDA5) et d’ARN 5’-triphosphate (ligand de RIGI), sur des périodes de 24 et 17 h respectivement, tue les cellules cancéreuses issus de mélanomes humains par la voie apoptotique mitochondriale (30). De plus cet article montre que la transfection de ligands pour MDA5 et RIGI stimulent, via une voie dépendant exclusivement de IPS1, l’expression de diverses protéines pro-apoptotiques à domaines BH3 unique dont Noxa qui s’avère être essentiel pour induire l’apoptose dans ces cellules expliquant pourquoi l’apoptose apparaît tardivement après la transfection. Ainsi, dépendamment des types cellulaires, les RLR pourraient induire l’apoptose par une voie rapide et dépendante de la caspase-8 (ex : HeLa) ou par une voie plus lente nécessitant la stimulation de gènes pro-apoptotiques impliqués dans la voie mitochondriale (ex : cellules issues de mélanome).

Figure 5 : Voies de signalisation induites par RIG-I et MDA5.

Modèle des voies de signalisation stimulées par RIG-I et MDA5 entrainant l’apoptose, l’inflammation et la réponse à l’IFN de type 1. Se référer au texte pour les détails mécanistiques.