1.1 LES RECEPTEURS P2Y
1.2 LES RECEPTEURS P2X
1.3.6.3 P2X7 dans la mort cellulaire
1.3.6.4.1 Inflammasome NLRP3 et sécrétion des cytokines pro-inflammatoires
L’inflammasome NLRP3 (aussi nommé NALP3 ou cryopyrine), est à l’origine de la maturation et de la sécrétion des cytokines pro-inflammatoires : pro- IL-1" et pro-IL-18. Très brièvement, l’IL-1 appartient à une famille de cytokines pro-inflammatoires comprenant 11 membres (IL1F1 à IL1F11). L’IL-1" (ou IL1F2) est exprimée par de nombreuses cellules du système immunitaire. Sa liaison au récepteur à l’IL-1 stimule la voie du facteur de transcription NF-&B responsable de la production d’autres médiateurs pro-inflammatoires comme l’IL-6.
L’IL-1" ne possède pas de séquence signal et ne peut donc pas emprunter la voie de sécrétion classique des protéines. Elle est synthétisée sous la forme de pro-IL-1" et nécessite une étape de maturation supplémentaire pour être active.
1.3.6.4.1.1 Activation séquentielle de l’inflammasome
L’activation de l’inflammasome NLRP3 est finement régulée et requiert deux signaux indépendants.
Le premier signal fait appel aux récepteurs TLR4, notamment stimulés par le LPS, et activent la voie de signalisation NF-&B. Cette voie conduit à l’augmentation de la transcription des gènes codant la pro-IL-1" qui s’accumulera dans le cytoplasme (Figure 12).
Le second signal aboutit à l’activation de l’inflammasome NLRP3, à la maturation et à la sécrétion de l’IL-1" et de l’IL-18. Ce complexe moléculaire est composé des protéines NLRP3, ASC et de la pro-caspase 1. Les domaines Leucin Rich Repeat (LRR) des molécules NLRP3 détectent les signaux de danger et s’oligomérisent par leurs domaines NACHT. Les domaines PYD de NLRP3 vont s’associer aux domaines PYD des protéines ASC. Les protéines adaptatrices ASC recrutent les caspases 1, par leurs domaines CARD. Les pro-caspases 1 vont s’auto-activer en clivant leurs pro-domaines et être à l’origine de la maturation de la pro-IL-1" en IL-1" (Figure 13).
Figure 12 : Mécanisme de production de la pro-IL-1! et de la pro-IL-18.
Le LPS se fixe au complexe TLR4-CD14 qui recrute la molécule MyD88. A son tour, MyD88 recrute les IRAKs qui interagissent avec TRAF6 qui est poly-ubiquitinylée. Cette cascade aboutit à la phosphorylation du complexe NEMO/IKK!/IKK" et à la poly-ubiquitinylation de NEMO. Ce complexe activé phosphoryle I&B, ce qui inhibe son interaction avec NF-&B. I&B est ensuite dégradé par le protéasome. Le facteur de transcription de NF-&B va migrer dans le noyau et provoquer la transcription des gènes codant la pro-IL-1" et la pro-IL18.
1.3.6.4.1.2 Modèles d’activation de NLRP3 :
A l’état latent, ce complexe est inactif et nécessite donc le second signal pour être activé. Les mécanismes moléculaires responsables de l’activation de NLRP3 sont encore débattus bien que quatre modèles se dégagent des données de la littérature.
1) L’exposition aux métaux (amiante, silice..) peut être à l’origine de maladies inflammatoires. Ces particules sont phagocytées par les macrophages et sont adressées aux lysosomes. Ces particules vont entraîner la déstabilisation et la rupture membranaire des lysosomes qui libéreront leurs contenus dans le cytosol. De nombreux auteurs
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s’accordent sur le rôle de la libération de la cathepsine B dans l’activation de l’inflammasome (81 , 82). Cependant, d’autres résultats ont montré que des macrophages déficients pour la cathepsine B peuvent activer la caspase 1, produire et libérer l’IL-1" en réponse à des agonistes ciblant NLRP3 (83). L’acidification du milieu pourrait être également un activateur. Par ailleurs, d’autres composés endogènes tel que les agrégats a" produits dans la maladie d’Alzheimer peuvent induire l’activation de NLRP3, en suivant ce même modèle.
2) La production de ROS est un évènement très conservé dans l’évolution, en réponse à une infection. De nombreux agonistes de NLRP3 induisent la production de ROS. Des auteurs ont proposé que les ROS d’origine mitochondriale seraient responsables de l’activation de NLRP3 (84).
3) Un nouveau modèle d’activation est actuellement proposé. Le rôle de la mitochondrie dans l’activation de NLRP3 est au centre de l’attention. Une première étude a démontré que la libération mitochondriale de ROS active NLRP3 (84) tandis qu’une autre équipe suggère que c’est l’ADN mitochondrial libéré qui est responsable de cette fonction (85). En 2012, l’équipe d’Arditi a identifié les mécanismes impliqués dans cette réponse. Sous l’effet de signaux pro-apoptotique, l’ADN mitochondrial oxydé est libéré dans le cytosol. Les auteurs ont marqué l’ADN au BrdU et immunoprécipité NLRP3. Ils ont observé que l’ADN mitochondrial lie NLRP3 et active ce dernier (86).
Enfin, un dernier modèle démontre l’activation de NLRP3 par P2X7 (Figure 13).
4) Dans un contexte inflammatoire, les cellules peuvent libérer de l’ATP dans le milieu extracellulaire. L’ATP active le récepteur P2X7 et a pour conséquence un efflux de potassium et un influx de sodium. Certains auteurs ont observé qu’une faible concentration intracellulaire de potassium conduit à l’activation de NLRP3 et de la caspase 1. A l’inverse, une forte concentration de potassium bloque la sécrétion d’IL-1". P2X7 agirait sur l’inflammasome en diminuant la concentration de potassium intracellulaire. Par ailleurs, la stimulation par l’ATP de macrophages péritonéaux aboutit à l’activation de l’hémicanal pannexine 1, nécessaire à la sécrétion d’IL-1" mature (87). Il semblerait que P2X7 provoque l’activation du pore pannexine qui permettrait le passage des PAMP. Cependant, la stimulation de BMDM provenant de souris pannexine-/- par l’ATP montre, au contraire, que la pannexine n’est pas indispensable à l’activation de NLRP3 (88).
L’exposition à la silice est également responsable de la libération d’ATP dans le milieu extracellulaire. Ainsi, il n’est pas exclu que les métaux induisent la sécrétion d’IL-1" par
une voie dépendante de P2X7. En faveur de cette hypothèse, Moncão-Ribeiro et coll. proposent que P2X7 favoriserait la phagocytose de ces particules, la production de ROS nécessaires à la maturation de l’IL-1" (89). De plus, la stimulation de la lignée humaine THP-1 par des cristaux de silice ou des sels d’aluminium induit une libération importante d’ATP dans le milieu extracellulaire (5mM) et active P2X7, responsable de la stimulation de NLRP3 (90). Cependant, cette même étude montre que les BMDM P2X7-/- gardent leurs capacités à sécréter de l’IL-1" suite à une exposition aux cristaux de silice ou aux sels d’aluminium (90).
Enfin, dans certaines pathologies comme la maladie d’Alzheimer, l’accumulation de peptides amyloïdes toxiques est connue pour induire une libération d’IL-1" dépendante de P2X7 (91). (Cet aspect sera plus amplement développé dans la partie 1.3.7.1 Rôle du P2X7R dans les maladies du SNC.)
Les résultats récents montrent la complexité de ce système d’activation et semble indiquer que ces modèles ne sont pas indépendants les uns des autres.
Figure 13 : Mécanisme d’activation de l’inflammasome NLRP3.
L’efflux de potassium via le récepteur P2X7 ou la pannexine active la protéine NLRP3. L’activation de NLRP3 induit un changement conformationel de la protéine qui conduit à son oligomérisation pour former l’inflammasome avec la molécule adaptatrice ASC et la pro-caspase 1. L’inflammasome entraîne la maturation de la caspase 1 qui va cliver la pro-IL-1" en IL-1" (modifiée de :b@==?
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