dectine-2 DCIR Langerine CLEC-1 DLEC MR DEC205 CRD Motif Tyrosine Groupement triacide Motif di-leucine
Motif répété de la fibronectine de type2
Répétitions en tandem
- 75 -
C.
Dendritic cell-specific (ICAM)-3 grabbing non-integrin (DC-
SIGN, CD209)
Chez l’homme DC-SIGN (Dendritic Cell-Specific InterCellular Adhesion Molecule, ICAM-3 Grabbing Nonintegrin, CD209) est une lectine de type C (CTL) transmembranaire qui est codée par le gène CD209 qui se situe dans la région adjacente du gène de la CTL L-SIGN, CD209L (Liver/lymph node-Specific ICAM3 Grabbing Nonintegrin, DC-SIGN-R, CD299) (Figure 23). Ces deux lectines présentent 77% d’homologie au niveau de leur séquence primaire, et résultent d’un évènement ancien de duplication dans la région 19p13.2–3 du chromosome 19 humain (Bashirova et al., 2003; Geijtenbeek et al., 2000c; Pohlmann et al., 2001; Soilleux, 2003; Soilleux, Barten, and Trowsdale, 2000). Le produit de CD209 fut initialement décrit suite à un criblage réalisé sur des cellules de cordon ombilical afin d’identifier des récepteurs indépendants de CD4 et spécifiques de la glycoprotéine de surface gp120 du virus VIH (Curtis, Scharnowske, and Watson, 1992). Son appellation DC-SIGN n’a été proposée qu’en 2000 lors de la découverte de son expression dans les DCs, de son rôle dans la mise en place de la synapse immunologique entre les LTs et les DCs via ICAM3 et de la confirmation de son rôle dans l’attachement de la gp120 (Geijtenbeek et al., 2000b; Geijtenbeek et al., 2000c). Cette lectine interagit de manière dépendante du calcium avec des motifs glycosylés endogènes et exogènes, ce qui lui permet de jouer des rôles dans des phénomènes aussi divers que l’adhésion cellulaire, la régulation de l’homéostasie et la reconnaissance de différents pathogènes.
1.
DC-SIGN est composé à son extrémité N-terminale d’un domaine intracellulaire, d’un domaine transmembranaire qui permet d’ancrer la protéine à la membrane cytoplasmique et d’un domaine C-terminal extracellulaire composé d’une région charnière et d’un site fonctionnel de reconnaissance des sucres. Initialement ce récepteur fut décrit comme étant exprimé exclusivement à la surface de DCs primaires et dérivées de progéniteurs CD34+ (Geijtenbeek et al., 2000b). Cependant on le détecte aussi à la surface de certains types de macrophages spécialisés du placenta (MPs déciduaux, cellules de Hofbauer), de même qu’à la surface des MPs alvéolaires (Soilleux et al., 2002). Enfin il a aussi été détecté à la membrane de cellules endothéliales dans les sinusoïdes hépatiques, les sinus lymphatiques ainsi qu’à la
- 76 - surface de certaines populations de LBs circulants dont l’activation induit son expression (Rappocciolo et al., 2006).
a) Le domaine intracellulaire
Le domaine intracellulaire de DC-SIGN est composé de motifs conservés : un motif tyrosine (Y), un motif di-leucine (LL), et un groupement triacide (EEE) (Figure 23). Ces motifs peuvent jouer des rôles dans des cascades de signalisation induites en aval du récepteur, dans l’endocytose, ainsi que dans l’adressage du complexe récepteur-ligand au compartiment endosomal (Figdor, van Kooyk, and Adema, 2002). La mutation du motif EEE induit une rétention intra-cytoplasmique du récepteur dans le réseau trans-golgien entraînant la perte des capacités phagocytaires et endocytaires. Outre ce rôle dans l’apprêtement du récepteur à la membrane, ce motif est aussi impliqué dans l’attachement et l’endocytose car les quelques formes membranaires portant un motif muté ne parviennent pas à internaliser des ligands spécifiques du CRD. Cette séquence tri-acidique est impliquée dans l’adressage aux endosomes et lysosomes tardifs tout comme le motif EDE pour la CTL DEC205 (Azad, Torrelles, and Schlesinger, 2008). La mutation du motif LL entraîne une rétention des ligands solubles à la surface des cellules alors qu’il bloque indépendamment des motifs Y et EEE l’internalisation du complexe récepteur-anticorps (Azad, Torrelles, and Schlesinger, 2008; Burleigh et al., 2006; Lozach et al., 2005). Contrairement à ce qui est observé pour d’autres CTLs telles que le MR, DEC205, dectine-1, CLEC-2, et LSECtin (Fuller et al., 2007; Herre et al., 2004a; Kruskal et al., 1992; Mahnke et al., 2000; Schweizer, Stahl, and Rohrer, 2000) le rôle du motif tyrosine intracytoplasmique de DC-SIGN, dans la phagocytose, l’endocytose ou la signalisation intracellulaire est controversé dans différents modèles d’interactions avec des ligands (Aagaard et al., 2009; Azad, Torrelles, and Schlesinger, 2008; Burleigh et al., 2006; Lozach et al., 2005). Cependant il semble que cette tyrosine puisse jouer un rôle important dans l’induction de cascades de phosphorylations en réponse à un anticorps activateurs (H200) (Hodges et al., 2007).
b) La charnière extracellulaire
La charnière extracellulaire est composée de 7 répétitions complètes et une incomplète d’un motif de 23 acides aminés qui ont des conformations en hélices α séparées par des régions intermédiaires, le tout étant stabilisé par des interactions latérales hydrophobes entre les différentes hélices (Feinberg et al., 2005). Chacune des répétitions possède une proline et chaque première moitié dispose de groupements hydrophobes espacés à des intervalles réguliers ce qui confère à cette région un rôle important dans la tétramérisation des
- 77 - monomères de DC-SIGN. L’oligomérisation confère une organisation spécifique au domaine fonctionnel, ce qui est important pour les interactions spécifiques de la lectine avec ses ligands (Bernhard et al., 2004; Feinberg et al., 2005; Mitchell, Fadden, and Drickamer, 2001; Snyder et al., 2005). Les formes multimériques sont stabilisées par des interactions de type « coil-coiled » hydrophobes qui sont sensibles aux variations de pH (Tabarani et al., 2009). Au pH physiologique (7,4), le tétramère est très stable alors qu’une acidification progressive déstabilise les interactions entre les différents monomères et altère la conformation du domaine d’interaction avec les ligands, entraînant leur libération (Tabarani et al., 2009).
c) Le domaine fonctionnel
Le domaine fonctionnel de DC-SIGN, appelé aussi domaine de reconnaissance des carbohydrates (CRD pour carbohydrate recognition domain), est situé à son extrémité C- terminale. Il permet à la lectine d’interagir avec des motifs sucrés de manière dépendante du calcium. Les ions Ca2+ sont impliqués à la fois dans les interactions avec les ligands et le maintien de l’intégrité structurale du CRD qui est composé de deux feuillets β et de deux hélices α (Drickamer, 1999; Weis et al., 1991). DC-SIGN présente une dualité fonctionnelle caractéristique, grâce à ses spécificités structurales qui orientent les deux domaines d’interaction de son CRD, et grâce à son organisation tétramèrique qui stabilise l’orientation des CRDs en « bouquets serrés » (Tabarani et al., 2009). Contrairement au CRD d’autres CTLs comme celui du MR, qui reconnaît essentiellement des motifs mannosylés terminaux, le CRD de DC-SIGN a une forte affinité pour des formes complexes d’oligosaccharides riches en résidus mannose branchés en N présentant un arrangement spécifique avec des liaisons α1- 2 (Guo et al., 2004). De plus le CRD de DC-SIGN peut interagir avec des glycanes possédant des résidus fucosylés terminaux, dont certains antigènes de Lewis (Lea, Leb , Lex, Ley et sulfo- Lea) qui ont une structure compacte spécifique (Appelmelk et al., 2003; Guo et al., 2004). Chaque CRD possède deux sites d’interaction matérialisés par des acides aminés spécifiques ; la valine 351 (Val351) constitue le site primaire et permet essentiellement d’interagir avec les motifs mannosylés, alors que le site secondaire est constitué par la lysine 368 (Lys368) qui elle joue un rôle essentiel dans la reconnaissance des motifs fucosylés plus complexes (Guo et al., 2004).
DC-SIGN induit l’endocytose ou la phagocytose de ses ligands, puis une fois dans l’endosome, l’acidification liée à la fusion avec des lysosomes déstabilise les tétramères et l’organisation des CRDs permettant ainsi la libération des antigènes dans la lumière
- 78 - endosomale et un recyclage du récepteur à la membrane (Guo et al., 2004; Tabarani et al., 2009).
2.
Les antigènes de Lewis sont retrouvés à la surface de nombreuses glycoprotéines endogènes, cependant seul un nombre restreint de ces protéines peut être reconnu par DC-SIGN. Cette lectine interagit avec ICAM2 et ICAM3, la butyrophiline, une lipase, CD11b (Mac1), l’antigène carcino-embryogénique (CEA), et la molécule d’adhésion du CEA (CEACAM1) (Bogoevska et al., 2006; Bogoevska et al., 2007; Garcia-Vallejo et al., 2008; Geijtenbeek et al., 2000a; Geijtenbeek et al., 2000c; Malcherek et al., 2007; Naarding et al., 2006; van Gisbergen et al., 2005a; van Gisbergen et al., 2005b; van Gisbergen et al., 2005c). Ce nombre limité de ligands endogènes de DC-SIGN implique que la présence d’antigènes de Lewis n’est pas suffisante pour permettre à une molécule d’être reconnue par cette lectine. L’orientation des glycanes, leur taille et leur densité jouent un rôle important dans leurs interactions spécifiques avec DC-SIGN (Garcia-Vallejo and van Kooyk, 2009). Ces interactions endogènes impliquent majoritairement des motifs de Lewis car dans des conditions normales d’homéostasie, les glycoprotéines présentant des motifs mannosylés sont majoritairement intracellulaires et les protéines matures humaines sous forme native présentent essentiellement de courtes ramifications mannose (Garcia-Vallejo and van Kooyk, 2009; Green et al., 2007).
DC-SIGN peut interagir avec des motifs endogènes
La reconnaissance de ces ligands endogènes permet de réguler des phénomènes d’interaction intercellulaire et de transduire des signaux afin de maintenir l’homéostasie du système immunitaire. DC-SIGN peut ainsi interagir avec le motif Ley présent à la surface de l’ICAM2 à la surface des cellules endothéliales, ce qui permet une régulation de la transmigration de cellules DC-SIGN+ depuis la circulation sanguine vers les tissus périphériques et les sites d’inflammation (Garcia-Vallejo and van Kooyk, 2009; Garcia-Vallejo et al., 2008). DC-SIGN peut aussi interagir avec un motif Lex (Bogoevska et al., 2007) présent sur l’ICAM3 à la surface des LTs et faciliter les interactions entre LFA-1 et ICAM1, ce qui stabilise la liaison entre les lymphocytes et les CPAs (Geijtenbeek et al., 2000c; van Kooyk and Geijtenbeek, 2002).
Ces interactions sont régulées par des glycosyltransférases qui induisent la synthèse du motif Ley dans les cellules épithéliales en réponse au TNF. Cette cytokine peut ainsi réguler le roulement des DCs de manière dépendante de DC-SIGN (Garcia-Vallejo et al., 2006; Garcia- Vallejo and van Kooyk, 2009). De la même manière il semble que la glycosyltransférase à
- 79 - l’origine de la synthèse du motif Lex à la surface d’ICAM3 chez l’homme soit régulée pendant les différentes étapes de différenciation des LTs CD8 chez la souris ; cependant le rôle de DC-SIGN chez la souris et ses possibles interactions avec des homologues de l’ICAM3 ne sont pas encore décrits (Garcia-Vallejo and van Kooyk, 2009; Sugino, 2005). DC-SIGN peut aussi favoriser les interactions entre les cellules qui l’expriment (DCs et MPs) et les neutrophiles. Ces interactions se font via la reconnaissance de Mac-1 (CD11b), CEACAM1 et ICAM3 qui sont décorés de motifs Lex (van Gisbergen et al., 2005b; van Gisbergen et al., 2005c). Ces ligands permettent de renforcer les interactions entre les phagocytes et les neutrophiles afin de favoriser leur activation via des cytokines telles que le TNF, ce qui permet de polariser la réponse vers une réponse immunitaire de type M1/Th1 (Bogoevska et al., 2006; van Gisbergen et al., 2005b; van Gisbergen et al., 2005c).
Indépendamment de la réponse immunitaire, DC-SIGN peut aussi interagir avec une protéine du lait (BSSL), la butyrophiline, et des motifs exprimés à la surface de cellules tumorales du colon (CEA et CEACAM1) (Malcherek et al., 2007; Naarding et al., 2006; van Gisbergen et al., 2005a). La BSSL a été isolée du lait humain comme inhibiteur compétitif des interactions entre DC-SIGN et le VIH, et peut ainsi inhiber le transfert de particules virales depuis les CPAs vers les LT CD4+ via DC-SIGN (Naarding et al., 2006; Naarding et al., 2005). De même la mucine-6 présente dans le plasma séminal a un effet inhibiteur similaire (Stax et al., 2009). Les molécules CEA et CEACAM1 sont exprimées à la surface de lignées cellulaires tumorale ainsi qu’à la surface de cellules primaires extraites de tumeurs du colon. Ces cellules peuvent interagir in vitro avec des DCs de manière dépendante de DC-SIGN. Ces interactions modulent la réponse des DCs à un ligand TLR4 (LPS) en augmentant de manière synergique la sécrétion d’IL10 et d’IL6 (Geijtenbeek et al., 2003; Nonaka et al., 2008; van Gisbergen et al., 2005a).
3.
DC-SIGN peut interagir avec de nombreux pathogènes grâce à la reconnaissance de motifs mannosylés et fucosylés présents à leur surface. L’étude de ces interactions a permis de mettre en évidence le rôle de cette lectine dans la modulation de la réponse immunitaire et le développement de différentes pathologies. Elle a de plus permis de caractériser certaines étapes des voies de signalisation impliquées dans la régulation de ces différentes fonctions.
Tableau 4│Le rôle de PRR de DC-SIGN
Tableau récapitulatif des différents pathogènes interagissant avec DC-SIGN et de la fonction immuno- modulatrice de ces interactions chez l’homme.
Pathogène Ligand Modèles Fonction Références
Virus
VIH-1 gp120 DCs, MPs,