Les résultats de notre étude permettent une meilleure compréhension des mécanismes qui contrôlent l'expression des cytokines de la famille de l'IL-12 principalement en ce qui concerne l'implication de membres de la famille des IRFs et des IFNs de type I. La nécessité de différentes voies de signalisation, d'un grand nombre de facteurs de transcription et parfois de la mise en place de boucle d'amplification indique que la production efficace de ces cytokines dépend de mécanismes complexes de régulation transcriptionnelle. Cette complexité permet une régulation fine au niveau de l'intensité et de la cinétique de l'expression de ces cytokines. L'implication d'un nombre réduit de facteur de transcription induirait une production de la cytokine en présence d'un stimulant mais ne permettrait pas de modifier l'intensité ou la cinétique de cette production en fonction de la nature du stimulant. Etant donné le rôle de ces cytokines dans le développement de la réponse immune, cette complexité assure également une production minimale de ces cytokines en l’absence de l'un ou l'autre facteur.
Nos résultats mettent également en évidence le fait qu'en réponse à l'engagement de TLRs, des mécanismes bien distincts régulent d'une part la production d'IL-12 et d'IL-27 et d'autre part la synthèse d'IL-23. La voie TRIF dépendante est indispensable à l'expression des sous-unités p35 et p28 permettant ainsi la production d'IL-12 et d'IL-27 alors que le rôle de la voie MyD88 dépendante est moins critique bien que nécessaire pour une production optimale de ces cytokines. La situation inverse est observée pour la production d'IL-23. En effet, l'expression de la sous-unité p19 est principalement induite par l'activation de la voie MyD88 dépendante avec une contribution mineur de la voie TRIF dépendante mais de manière totalement indépendante des IRFs. Malgré de nombreuses similitudes dans la régulation transcriptionnelle de 12p35 et de l'IL-27p28, il faut noter que la régulation de l'expression de ces deux sous-unités n'est pas parfaitement identique. Le rôle essentiel d'IRF9 dans l'activation transcriptionnelle du gène de la p28 constitue la principale différence avec le contrôle de l'expression de la p35. En effet, IRF9 n'a aucune implication dans l'induction de l'expression de la p35 que ce soit de manière directe, par sa liaison au promoteur, ou de manière indirecte, par
l'induction de l'expression d'IRF7. La nécessité de la mise en place de la boucle d'amplification des IFNs de type I et de l'activation des différents IRFs au sein de cette boucle pour l'induction de l'expression du gène codant pour l'IL-27p28 indique que ce gène s'apparente aux gènes IFN-dépendants tel que le gène codant pour l'IP-10. En ce qui concerne l'IL-12p35, le gène codant pour cette sous-unité a une régulation intermédiaire entre les gènes IFN-dépendants et IFN-indépendants étant donné que la boucle des IFNs de type I est également importante pour son expression mais son rôle semble être restreint au maintien de l'expression d'IRF1. Au contraire des deux autres membres de la famille de l'IL-12, le gène codant pour l'IL-23p19 est régulé de manière totalement indépendante des IFNs de type I. A l'inverse des IFNs de type I qui favorisent la production d'IL-12 et d'IL-27, la présence de prostaglandine E2 modifie le profil de cytokines produites par les DCs en faveur de l'IL-23 en agissant de manière positive, par un mécanisme encore inconnu, sur l'expression de la p19 mais également en inhibant l'expression de p35 et de p28 476. Il semble donc que la balance entre la production d'IL-12/IL-27 et d'IL-23 dépende fortement de la nature du pathogène, qui induira préférentiellement l'activation la voie TRIF dépendante ou de la voie MyD88 dépendante, mais également de médiateurs inflammatoires présents localement.
De manière à explorer l'ensemble des mécanismes pouvant intervenir dans la régulation de l'expression de l'IL-27p28, l’IL-23p19 et EBI3, un élément important reste à définir: l'environnement chromatinien. Il est maintenant bien décrit que le contrôle de la structure chromatinienne est un processus dynamique qui joue un rôle actif dans la régulation de l'activité transcriptionnelle des gènes. Différentes études ont établi que le remodelage chromatinien est une étape indispensable pour l'initiation de l'expression des gènes codant pour les sous-unités IL-12p40 et IL-12p35 404,429. A l'état basal, un nucléosome placé stratégiquement masque les sites de liaison pour différents facteurs de transcription impliqués dans l'activité promotrice. Lors de l'activation de la cellule, ce nucléosome est déplacé permettant l'accès à ces sites de liaison. Ce phénomène étant transitoire, il participe non seulement aux mécanismes d'activation de l'expression mais aussi aux mécanismes de suppression de l'expression du gène. Sachant qu'IRF3 est directement recruté au niveau du promoteur de l'IL-27p28 et que ce facteur est capable d'interagir avec CBP et p300, protéines impliquées dans le remodelage chromatinien de part leur activité histone acétyltransférase, il serait utile d'étudier les modifications de l’environnement chromatinien de la région promotrice de l'IL-27p28.
La production d'une protéine n'est pas uniquement contrôlée au niveau de l'expression du gène. Une régulation post-transcriptionnelle contribue également au taux de protéine produite. Il s'agit en fait d'un mécanisme par lequel la liaison de complexes protéiques aux régions 3' non traduite (3' UTR) des ARNm contrôle la stabilité de cet ARNm.
L'implication de ces mécanismes dans le contrôle de la production des cytokines de la famille de l'IL-12 est actuellement en cours d'étude dans notre laboratoire. Les premiers résultats suggèrent que des différences existent également au niveau de la régulation post-traductionnelle des différentes sous-unités qui composent les membres de la famille de l'IL-12.
Un grand nombre d'études in vitro indique que les cytokines de la famille de l'IL-12 peuvent être produites tant par les DCs que par les macrophages. Cependant peu de données sont disponibles quant à la source cellulaire de ces cytokines in vivo lors d'une infection. Récemment, il a été montré qu’au cours d’une infection par une mycobactérie, chez la souris, l'IL-12p40 est produite par différents sous-types de DCs en fonction du stade de la maladie. Ainsi, lors de la phase aigue, les DCs CD8α+
CD11blow représentent la source majeure d'IL-12p40 tandis qu'au cours de la phase chronique, cette sous-unité est produite par les DCs CD8α
CD11bhigh 477. L'IL-12 et l'IL-23 sont toutes deux nécessaires au contrôle de l'infection par cette bactérie. Il serait donc intéressant de déterminer si ces deux populations de DCs sont capables de produire ces deux cytokines ou si des populations distinctes sont spécialisées dans la production de l'un ou l'autre cytokine. Il serait également intéressant de réaliser ce genre d'étude pour 12 et l'IL-27. Ces deux cytokines coopèrent pour l'induction d'une réponse Th1 efficace suite à l'infection par différents pathogènes. Après cette phase d'initiation, l'IL-27 intervient pour limiter l'amplification de cette réponse. La question de la source cellulaire se pose d'une part pour la production d'IL-12 et d'IL-27 lors de l'initiation de la réponse. Sont-elles produites par les mêmes cellules? D'autre part, la source d'IL-27 est-elle identique au début de la réponse immune pour induire la différenciation des Th1 et plus tardivement pour limiter cette réponse cellulaire? Une spécialisation cellulaire pour la production des cytokines de la famille de l'IL-12 in vivo augmenterait encore la complexité des mécanismes qui régulent la production de ces cytokines.
2 Implication de l'axe IFNββββ/IL-27 dans les réponses antivirales
Les IFNs de type I sont bien connus pour leur rôle central dans les réponses antivirales. Lors de l'infection par un virus, les cellules infectées produisent ces IFNs de type I qui agissent de manière autocrine et paracrine de manière à signaler la présence du virus aux autres cellules. Suite à la liaison à son récepteur, l'IFN induit l'expression d'un grand nombre de gènes qui ensemble permettent l'établissement d'un "environnement antiviral". De nombreux types cellulaires sont capables de sécréter des IFNs en présence de virus. Néanmoins, l'intensité de la réponse dépend à la fois du type cellulaire et de la nature du virus. Bien que la source principale d'IFNs en réponse à de nombreux virus ait été identifiée comme étant les DCs plasmacytoïdes, les DCs myéloïdes sont également capables de produire des IFNs de type I en réponse à différents virus 478,479.
Alors que l'IL-27 a largement été décrite pour ses propriétés régulatrices des fonctions des lymphocytes T dans des modèles d'infection par des bactéries ou des protozoaires, de rares études ont mis en avant son rôle dans les réponses antivirales. Nos expériences indiquent que les DCs humaines répondent à une infection au CMV par une expression élevée de p28 cependant l'expression d'EBI3 est marginale. Par ailleurs, les patients infectés par le virus de l'hépatite B présentent des taux plus élevés d'IL-27 au niveau du sérum. Une corrélation a été observée entre la charge virale, qui diffère en fonction du stade de la maladie, et le niveau de production d'IL-27. De plus, ce virus induit l'expression des sous-unités p28 et EBI3 dans des expériences in vitro 480. Dans le cadre de cette réponse antivirale, l'IL-27 pourrait intervenir au niveau de l'initiation des réponses de type Th1 nécessaires à l'élimination de ce virus. L'expression de p28 et EBI3 est également induite par le virus de Theiler mais l'étude du rôle de l'IL-27 dans les défenses contre ce virus n'a pas été approfondie 481. L'IL-27 est par contre impliqué in
vitro dans les défenses antivirales lors d'une infection par le virus de l'immunodéficience
humaine (VIH). L'IL-27 inhibe la réplication virale de ce virus dans les macrophages et les lymphocytes T CD4+ via plusieurs mécanismes. En effet, l'IL-27 agit d'une part de manière indépendante des IFNs de type I mais par des mécanismes similaires aux IFNs de type I. Il induit l'expression d'un grand nombre de gènes IFN dépendants cependant le profil de gènes induit par l'IL-27 et l'IFNα ainsi que l'intensité d'expression ne sont pas identiques. De plus, l'effet de l'IL-27 est maintenu en présence d'anticorps neutralisant pour les IFNs 381. D'autre part, une étude montre que l'inhibition de la réplication du VIH par l'IL-27 passe par l'induction de l'expression de APOBEC, une protéine anti-VIH, de manière dépendante des IFNs de type I 482,483. A l'heure actuelle, les données concernant le rôle de l'IL-27 dans les réponses antivirales ont principalement été obtenues par des études se basant sur des modèles d'infection in vitro. Seule une équipe a mis en
évidence le rôle de l'IL-27 in vivo lors d'une infection par le virus Influenza 375. Dans ces expériences, les lymphocytes T CD8+ spécifiques du virus isolés à partir des souris IL-27Rα-/- infectées sont incapables de produire de l'IFNγ.
Ces données soulignent la relevance d'un axe "IFNβ/IL-27" dans les réponses antivirales. L'IFNβ met en place une première ligne de défense en induisant l'expression de gènes IFN-dépendants tels que la PKR, l'OAS (2'-5' oligoadénylate synthase) ou la protéine Mx, il renforce cette réponse en agissant sur la production d'IL-27 qui participe à l'élimination de certains virus. Par ailleurs, l'IL-27 collabore avec l'IL-12, dont la production est également amplifiée par l'IFNβ, pour la différenciation des lymphocytes T auxiliaires en lymphocytes T effecteurs.
Dans le but d'éviter l'établissement de la réponse antivirale protectrice, de nombreux virus ont développé des stratégies d'évasion permettant notamment d'altérer la voie des IFNs. Parmi ces mécanismes, certains inhibent la production des IFNs en bloquant soit la détection des virus soit la signalisation induite par les récepteurs lors de la détection de virus. Une autre stratégie est d'inhiber la voie de signalisation en aval des récepteurs aux IFNs. Les membres de la famille des IRFs représentent une cible de choix pour les virus étant donné leur rôle essentiel à la fois dans l'induction de la production des IFNs de type I et dans la voie de signalisation activée par ces derniers. En effet, divers mécanismes sont mis en œuvre par de nombreux virus afin de perturber l'activation tant d'IRF3 que d'IRF1 et du complexe ISGF3 484. Par exemple, des pestivirus tel que le Bovine Viral Diarrhea Virus et le Classical Swine Fever Virus induisent la dégradation d'IRF3 par le protéasome 485-487, Le West Nile Virus inhibe la translocation d'IRF3 488 alors que le Thogoto Virus bloque la dimérisation d'IRF3 489. Plusieurs virus interfèrent avec la formation d'ISGF3: RSV induit la dégradation de Stat2, le réovirus provoque l'accumulation d'IRF9 dans le noyau et le Rabies Virus interagit avec Stat1 et Stat2
490-492. Le virus de l'hépatite C par contre empêche la liaison d'ISGF3 au site ISRE 493. Ce virus mais aussi le CMV sont capables d'inhiber l'expression d'IRF1 494,495. Nos résultats pourraient donc être pertinents dans la compréhension des stratégies virales d’évasion de la réponse immune. Nous suggérons que par l’inhibition de l’activation des membres de la famille des IRFs, les virus échappent non seulement à la réponse de l’immunité innée dépendante des IFNs de type I mais aussi à l'activité antivirale directe de l'IL-27 et à la réponse de l’immunité adaptative dépendante de l’IL-12 et de l'IL-27 impliquant les cellules T.
3 Importance de l'axe IFNββββ/IL-27 dans les maladies autoimmunes
A côté des réponses anti-virales, la relevance de l'axe "IFNβ/IL-27" est également mise en évidence dans des modèles de maladies autoimmunes.
Bien que les réponses de type Th1 excessives contribuent au développement de plusieurs maladies autoimmunes, il a récemment été démontré que les lymphocytes Th17 représentent la principale population cellulaire responsable des dégâts tissulaires observés lors de ces phénomènes pathologiques. Etant donné l'importance de l'IL-23 dans la génération de ces cellules, on parle de l'axe "IL-23/IL-17". Dans le but de limiter le développement de ces maladies, différents mécanismes permettent de contrôler de manière directe ou indirecte la différenciation ou la fonction des lymphocytes Th17. Dans les modèles d'EAE et de CIA, l'axe "IL-12/IFNγ" a d'abord été identifié comme délétère par l'utilisation d'anticorps neutralisants dirigés contre l'IL-12p40 et donc inhibant de manière non spécifique l'12 et l'23. L'application de ces modèles aux souris IL-12p35-/- et IFNγ
a ensuite révélé le rôle protecteur de cet axe et ce principalement via l'action de l'IFNγ 305,496,497. L'IFNγ agit de manière indirecte en induisant le développement de lymphocytes T régulateurs via l'augmentation de l'expression de Foxp3 dans les cellules T CD4+, en limitant la prolifération des lymphocytes T ou en induisant leur apoptose 498,499. Par ailleurs, l'IFNγ inhibe directement la différenciation des lymphocytes Th17 en diminuant l'expression de l'IL-23R à la surface des cellules T limitant ainsi leur capacité à répondre à l'IL-23. L'expression de l'IL-23R par les cellules T est également diminuée par les IFNs de type I qui de plus synergisent avec l'IFNγ 500
. Cette observation explique que dans le contexte de l'EAE, le traitement des souris par l'IFNβ retarde l'apparition de la maladie et atténue la sévérité des symptômes 501,502. D'autres mécanismes permettent à l'IFNβ d'exercer ce rôle protecteur. En effet, l'IFNβ protège les lymphocytes T régulateurs naturels de l'apoptose 503, diminue l'expression de chémokines telle que CCL2 par les macrophages et les cellules microgliales ainsi que leur capacité de présentation antigénique en réduisant la phagocytose de myéline et l'expression de CMH de classe II 504. Finalement, il a été montré qu'une partie des effets protecteurs de l'IFNβ passe par l'intermédiaire de l'IL-27 dont les fonctions inhibitrices sur les réponses Th17 ont clairement été identifiées dans des expériences in vitro et des expériences in vivo
d'EAE 505. L'IL-27 est ainsi capable d'inhiber l'expression de RORγT, facteur de transcription indispensable pour la différenciation des Th17 363,366. Elle agit également au niveau des cellules Th17 différenciées en induisant la production d'IL-10 par ces cellules et limite de cette manière les réponses Th17 établies 369,370,374. Selon des expériences réalisées par Shinohara et son équipe, c'est l'ostéopontine qui fait le lien entre l'IFNβ et l'IL-27. L'ostéopontine serait un répresseur de la production d'IL-27 et l'IFNβ intervient
en inhibant l'expression de ce facteur et par la même occasion ces effets répresseurs sur l'IL-27 138. Nos résultats suggèrent que l'IFNβ est également capable d'agir directement sur la synthèse d'IL-27. Ces deux mécanismes coopèrent sans doute pour un contrôle optimal de la sécrétion d'IL-27 par l'IFNβ.
L'ensemble de ces données indique donc que parallèlement à l'axe "IL-12/IFNγ", l'axe "IFNβ/IL-27" est indispensable pour le contrôle des réponses de type Th17 pouvant mener à l'apparition de maladies autoimmunes. Contrairement à la régulation par l'axe "IL-12/IFNγ" où seul l'IFNγ exerce des fonctions régulatrices, la régulation par l'axe "IFNβ/IL-27" est médiée par des fonctions propres à l'IFNβ auxquelles s'ajoutent des fonctions dépendantes de l'IL-27 avec une connexion entre celles-ci de par le rôle de l'IFNβ dans l'induction de la sécrétion d'IL-27. Ces mécanismes complémentaires reflètent sans doute l'importance de cet axe "IFNβ/IL-27". Ces observations renforcent également l'importance d'une part d'une régulation transcriptionnelle commune pour l'IL-12 et l'IL-27 qui favorisent toutes deux l'intégrité de l'organisme et d'autre part d'une régulation transcriptionnelle bien distincte pour l'IL-23 qui dans le contexte des maladies autoimmunes joue plutôt un rôle délétère. Il est néanmoins important de noter que dans des pathologies autoimmunes dans lesquelles la composante Th1 joue un rôle majeur, l'IL-12, l'IL-27, l'IFNγ et l'IFNβ peuvent contribuer au développement de la maladie. Dans le cas du diabète de type 1, le traitement de souris NOD, servant de modèle pour l'étude de cette maladie, par des anticorps neutralisants ou le croisement avec une souris déficiente pour le récepteur d'une de ces cytokines induit à chaque fois une réduction des symptômes 344,506,507. De même, l'application de modèles de maladie inflammatoire du tube digestif à des souris incapables de produire ou de répondre à ces cytokines a mis en évidence leur rôle pathologique dans ce type de maladie 343,508,509 Bien que les IFNs de type I soient déjà largement utilisés dans l'industrie pharmaceutique, il est essentiel de tenir compte de l'influence de ces cytokines, et en particulier de l'IL-27, dans les différents modèles de pathologies avant d'envisager une possible utilisation en thérapie.