Signalisation par les TLRs

Après avoir reconnu leur PAMP respectif, les TLRs activent différentes voies de signalisation intracellulaire qui permettront ensuite d’induire des réponses immunologiques spécifiques adaptées aux pathogènes exprimant ce PAMP (Figures 3 et 4). La réponse spécifique initiée par les TLRs dépend du recrutement de différentes protéines adaptatrices (MyD88, TIRAP, TRIF ou TRAM) [191]. La protéine adaptatrice MyD88 est utilisée par tous les TLRs, à l’exception du TLR3. MyD88 transmet ensuite des signaux qui culminent en l’activation de NF-κB et des « mitogen-activated protein kinases » (MAPKs), ainsi qu’à la production de cytokines inflammatoires. TLR3 et TLR4 utilisent TRIF afin d’activer une voie alternative menant à l’activation de NF-κB et IRF3, et à l’induction des IFNs de type I et de cytokines pro-inflammatoires. TLR2 et TLR4 utilisent TIRAP comme protéine adaptatrice supplémentaire pour le recrutement de MyD88.

TLR4 est le seul TLR qui recrute quatre protéines adaptatrices et active deux voies de signalisation distinctes : la voie « MyD88-dépendante » et la voie « TRIF-dépendante » [191]. Ces deux voies de signalisation possèdent des cinétiques d’activation différentes. TLR4 recrute initialement TIRAP et MyD88. La protéine TIRAP est localisée à la membrane plasmique via son interaction avec PIP2, où elle joue le rôle de pont entre

MyD88 et TLR4 suite à l’engagement par le LPS. MyD88 recrute alors « IL-1 receptor kinase » (IRAK), TRAF6 et le complexe TAK1, menant à l’activation de NF-κB et des MAPKs [191]. TLR4 est ensuite endocyté et transporté vers des vésicules intracellulaires afin de former un complexe avec TRAM et TRIF, qui recrutent ensuite TRAF3 et les protéines kinases TBK1 et IKKi, ce qui catalyse la phosphorylation de IRF3, menant à l’expression des IFNs de type I. TRAM-TRIF recrutent aussi TRAF6 et TAK1 pour induire l’activation tardive de NF-κB et des MAPKs.

Figure 3. Reconnaissance des PAMPS par les TLRs extracellulaires. Le LPS engage le

complexe formé par le TLR4 et MD2. Un premier signal est transmis pour la phase d’activation précoce de NF-κB en recrutant TIRAP et MyD88. Le complexe TLR4-MD2-LPS est alors internalisé et retenu dans le compartiment endosomal où il induit la signalisation en recrutant TRAM et TRIF, menant à l’activation de IRF-3 et de la phase tardive de NF-κB pour la production d’IFN de type I (voie TRIF-dépendante). Les deux phases d’activation (précoce et tardive) sont nécessaires à la production de cytokines inflammatoires. Les hétérodimères TLR2-TLR1 et TLR2- TLR6 induisent l’activation de NF-κB via le recrutement de TIRAP et MyD88. TLR5 active NF-κB via MyD88. Reproduit à partir de Kawai et al. [191].

Figure 4. Reconnaissance des PAMPs par les TLRs intracellulaires. TLR3 active la voie TRIF-

dépendante, menant à la production d’IFN de type I et de cytokines inflammatoires. TLR7 active NF-κB et IRF7 via MyD88 et induisant respectivement la production de cytokines inflammatoires et d’IFN de type I. TLR9 recrute MyD88 pour activer NF-κB et IRF7. Reproduit à partir de Kawai et al. [191].

2.1.1.2.1 Signalisation MyD88-dépendante

Dans la voie de signalisation MyD88-dépendante, suite à la liaison du ligand, il y a dimérisation du TLR/IL-1, ce qui induit un changement de conformation permettant le recrutement de la protéine adaptatrice MyD88. Suite à la stimulation, MyD88 recrute ensuite IRAK au TLR via l’interaction des « death domains » des deux molécules. Deux membres de la famille IRAK (IRAK-1 et IRAK-4) sont activés par phosphorylation, dissociés de MyD88 et associés avec TRAF6. TRAF6 forme un complexe avec l’enzyme de conjugaison d'ubiquitine pour activer TAK1. TAK1 forme ensuite un complexe avec TAB1, TAB2 et TAB3. TAK1 mène à l’activation de NK-κB (IκB) et « activator protein- 1 » (AP-1) via la kinase IκB (IKK) et MAPK, respectivement. L’activation de AP-1 est principalement médiée par les MAPKs comme la kinase c-Jun N-terminal, p38 et ERK [198-200] (Figure 5).

Figure 5. Signalisation MyD88-dépendante. La protéine adaptatrice MyD88 se lie à la portion

cytoplasmique des TLRs. Suite à la stimulation, IRAK-4, IRAK-1 et TRAF6 sont recrutés au récepteur, ce qui induit l’association entre IRAK-1 et MyD88 via les « death domains ». IRAK-4 phosphoryle ensuite IRAK-1. IRAK-1 phosphorylé, avec l’aide de TRAF6, se dissocie du récepteur, permettant l’interaction de TRAF6 avec TAK1, TAB1 et TAB2. Le complexe TRAF6, TAK1, TAB1 et TAB2 forme ensuite un second complexe avec Ubc13 et Uev1A, ce qui induit l’activation de TAK1. TAK1 activé phosphoryle ensuite le complexe IKK (formé de IKKα, IKKβ, NEMO/IKKγ ainsi que de kinases MAP comme JNK) induisant l’activation des facteurs de transcription NK-κB et AP-1. Reproduit à partir de Takeda et al. [201].

2.1.1.2.2 Signalisation MyD88-indépendante

L’activation d’IL-1R ou TLR recrute IRAK au complexe via la protéine adaptatrice MyD88, suivi de l’activation de TRAF6, ce qui mène ultimement à l’activation de NF-κB et MAPK. Les macrophages MyD88 KO ne répondent pas au LPS ou à d’autres dérivés bactériens tel que le PG ou l’ADN riche en CpG, ce qui démontre le rôle essentiel joué par la protéine adaptatrice MyD88 dans la réponse contre les pathogènes [199]. Cependant, bien que le LPS n’induise pas la production de cytokines, l’activation de NF-κB et MAPK est tout de même observée, mais selon une cinétique différente [199]. Ceci indique que la réponse induite par le LPS pourrait être médiée à la fois par une voie de signalisation MyD88-dépendante et une voie de signalisation MyD88-indépendante, chacune d’elle

menant à l’activation de NF-κB et MAPK. La voie de signalisation MyD88-indépendante implique, via les molécules d’adaptation TRAM et TRIF, l’activation du facteur de transcription IRF-3 ainsi que l’induction d’IFN-β, ce qui active ensuite STAT1 et mène à l’activation de plusieurs gènes inductibles par l’IFN [199]. Les ligands de TLR3 activent aussi IRF-3. Ainsi, TLR3 et TLR4 utilisent la voie MyD88-indépendante [199].