L’effet du NO sur l’énergétique du système immunitaire

Malgré son rôle important dans l’inhibition du processus d’immunosurveillance, le NO a été utilisé, par l’entremise de donneurs de NO, pour ralentir et même abolir la progression de la tumeur, et par conséquence inhiber l’accumulation des MDSC chez les patients présentant une tumeur (Mocellin, et al., 2007). Cependant, le NO inhibe drastiquement la capacité respiratoire des cellules effectrices du système immunitaire en plus de déclencher leur mort (Clementi, et al., 1998; Li, et al., 1997). L’effet d’AT38, un nouveau NO-NSAID constitué d’un groupement furoxane attaché à une molécule d’acide salicylique, sur le comportement des cellules Jurkat, considérées comme un système modèle pour des cellules du système immunitaire stimulées, a été

investigué. Une concentration similaire à celle utilisée pour corriger, in vivo, le processus d’immunosurveillance a été utilisée pour simuler in vitro les interactions entre ce médicament et le système immunitaire. L’exposition des cellules Jurkat à l’AT38 inhibe leur prolifération, en plus d’inhiber irréversiblement leur respiration, ce qui détériore leur état énergétique global. Contrairement à la diminution du taux de production de l’ATP émanant de la phosphorylation oxydative, l’activation de l’AMPK et l’augmentation de l’expression des gènes de GLUT-1 et PFK-1 démontrent que la glycolyse, et donc la production de l’ATP glycolytique, a été stimulée. Il s’est avéré, cependant, que cet ATP est consommé par les mécanismes énergivores de l’apoptose initiée par le relargage du cytochrome c. À partir d’une concentration "seuil" en glucose, la nécrose, processus de mort indépendant de l’ATP, est déclenchée. Toutefois, in vivo, la nécrose est souvent associée à l’inflammation qui à son tour réduit l’efficacité des thérapies anticancéreuses (Jin, et al., 2007). Ainsi, la faible concentration en glucose dans le microenvironnement tumoral et sa forte consommation par les cellules tumorales et les MDSC favorisent l'émergence de la nécrose et par la suite la progression de la tumeur. Ces résultats corroborent ceux de Fiorucci et de ses collaborateurs qui ont montré que NCX-4016, un NO- NSAID, favorise un métabolisme glycolytique en régulant à la hausse la consommation du glucose et l’activité de la PFK-1, résultant en la conversion de 70% du glucose en lactate (Fiorucci, et al., 2004). De même, il a été démontré que le NO module le processus de mort cellulaire dépendamment de la disponibilité de l’ATP (Leist, et al., 1999b). En plus, les effets d’AT38 sur le métabolisme des cellules Jurkat ont été comparés à ceux des donneurs de nitrite et de nitrate (NaNO2 et NaNO3, respectivement) afin d’investiguer le rôle spécifique de ces deux

dérivés de NO. Contrairement au nitrite qui engendre les mêmes effets sur les cellules Jurkat qu’AT38 à la même concentration, les effets de NaNO3 sur la prolifération et l’énergétique des

délai qui pourrait être dû à la dissociation du nitrate dans le milieu de culture et à sa faible capacité de diffusion dans la cellule. Nos résultats suggèrent ainsi que le nitrate, qui a toujours été considéré comme un anion biologiquement inerte (Bruno, et al., 1994), a un potentiel immunosuppressif dépendant à la fois de la concentration et du temps.

Pour atténuer les effets néfastes d’AT38 sur les cellules effectrices du système immunitaire, une stratégie consistant à bloquer l’ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondrial (MPTP pour "Mitochondrial Permeability Transition Pore") par la cyclosporine A est proposée. En fait, l’ouverture du MPTP résulte en la libération du cytochrome c, ce qui déclenche différentes cascades pro-apoptotiques. De plus, la CsA permet de repolariser la mitochondrie et de corriger les fonctions énergétiques qui y sont associées (Bernardi, 1996). Il s’est avéré alors que le prétraitement des cellules Jurkat avec la CsA inhibe les effets d’AT38 sur leur prolifération et leur viabilité. Cependant, la CsA est associée à des problèmes de toxicité néphrologique et gastrique, etc. (Erdmann, et al.; Takahashi, et al., 2009) et le développement de bloqueurs de MPTP sans effets secondaires majeurs s’avère indispensable pour bénéficier des retombées thérapeutiques de cette stratégie. Ces résultats sont confirmés par plusieurs études ayant rapporté le potentiel de la CsA à inhiber les effets du NO sur la mitochondrie et sa capacité à préserver les cellules effectrices du système immunitaire qui pourraient être ultérieurement stimulées pour activer leurs fonctions immunomodulatoires (Herold, et al., 1986; Sato, et al., 2009).

La principale innovation de cette thèse réside dans la caractérisation des évènements métaboliques qui régulent la suppression de la fonction anti-tumorale spécifique aux cellules T par les MDSC. Les trois étapes majeures du phénomène d’immunosuppression ont été considérées, soient la maturation des MDSC, leurs fonctions et leurs effets sur les cellules T.

Tout d’abord, nous avons pu démontrer que la maturation des MDSC et de leur potentiel immunosuppressif sont des processus énergivores (Figure 7-1).

Figure 7-1 : Figure récapitulative du comportement métabolique des MDSC et de son effet sur les cellules T.

Les flèches en gras montrent les flux régulés à la hausse durant la maturation des MDSC et le métabolisme du L-arg. Le symbole ┤ en rouge indique l’inhibition par un agent thérapeutique.

Particulièrement, l’AMPK et l’enzyme malique régulent les processus cataboliques pour assurer la production permanente d’énergie et d’intermédiaires requis pour la synthèse endogène du L-arg ainsi que l’accumulation du lactate qui est favorable à la progression de la tumeur. Ensuite, une stratégie permettant d’atténuer les effets néfastes du NO sur le système immunitaire a été proposée. Notre approche s’inscrit alors dans la volonté de mieux comprendre le phénomène d’immunosuppression au niveau métabolique dans l’ultime but d’identifier de nouvelles cibles d’immunothérapie.