L'interleukine-33, un nouvel acteur de la réponse anti-tumorale dans un modèle murin de cancer du côlon

L'interleukine-33 (IL-33) est une cytokine nucléaire de la famille des interleukines-1. L'IL-33 est exprimée par de nombreux épithéliums en contact avec l'environnement et peut être libérée sous sa forme pleine taille lors de nécrose. Cette forme active peut interagir avec le récepteur ST2 appartenant à la famille des récepteurs de l'IL-1 (IL-1R4). ST2 est présent sur de nombreuses cellules du système immunitaire aussi bien impliquées dans l'immunité innée (cellules lymphoïdes innées de type 2 ou ILC2, mastocytes, NK,...) qu'adaptative (lymphocytes Th2, T CD8,...). L'ensemble de ces propriétés suggèrent que l'IL-33 fonctionne comme une alarmine chargée d'alerter le système immunitaire en cas de dommage cellulaire ou tissulaire. L'axe IL-33/ST2 semble jouer un rôle prépondérant dans les pathologies inflammatoires chroniques, allergiques ou encore infectieuses. Compte tenu de l'implication des alarmines et des membres de la famille IL-1 lors de la tumorigenèse, l'IL-33 pourrait également jouer un rôle important lors de la progression tumorale. Cependant, à ce jour, aucune étude n'a encore caractérisé l'expression et le rôle potentiel de l'IL-33 endogène au cours de la tumorigenèse. Pour réaliser ce projet, nous avons développé un modèle murin invalidé pour l'Il-33 grâce à une stratégie " Gene Trap ". Dans la première partie du travail, nous avons caractérisé le profil d'expression de l'IL-33 chez la souris et nous l'avons comparé à celui décrit précédemment chez l'Homme. Nous avons montré que ce profil d'expression recouvre partiellement celui de l'Homme puisque l'IL-33 est exprimée de manière constitutive par les épithéliums. En revanche, de manière surprenante, l'IL-33 n'est pas retrouvée au niveau de l'endothélium, même si son expression peut être induite dans les cellules endothéliales en contexte inflammatoire comme par exemple lors de colite. Nous avons ensuite utilisé ce modèle murin " Il-33 Gene Trap " pour décrire le profil d'expression de l'IL-33 et étudier son rôle potentiel au cours de la tumorigenèse. Nous montrons que dans un contexte tumoral associé à une inflammation chronique, l'expression de l'IL-33 est fortement induite dans les noyaux des cellules endothéliales et des cellules mésenchymateuses du microenvironnement tumoral, ainsi que dans ceux des cellules cancéreuses. Dans la deuxième partie du travail, nous montrons à l'aide d'un modèle de carcinome du côlon induit chimiquement dans notre lignée invalidée pour l'Il-33, que la perte d'IL-33 augmente la susceptibilité des souris à développer un cancer colorectal. De façon intéressante, la restauration en IL-33 dans ces souris " Il-33 Gene Trap " inhibe le développement des tumeurs du colon. Ainsi, pour la première fois, nous impliquons l'IL-33 dans la réponse anti-tumorale. Nous avons caractérisé les acteurs cellulaires impliqués dans cette réponse anti-tumorale initiée par l'IL-33 et nous avons découvert que les éosinophiles en sont les principaux responsables. Nous montrons que le recrutement et l'activation des éosinophiles, et l'effet anti-tumoral de l'IL-33 sont dépendants de l'IL-5, une cytokine jouant un rôle clé dans les réponses immunitaires de type 2. Nous proposons que dans ce modèle de cancer du côlon, l'IL-33 libérée par les cellules endothéliales, ou l'épithélium transformé est capable d'activer les ILC2, qui vont libérer de grandes quantités d'IL-5, ce qui conduit au recrutement et à l'activation des éosinophiles qui vont à leur tour pouvoir exercer une réponse anti-tumorale. Ainsi, nos résultats suggèrent un rôle clé de la voie IL-33/ILC2 dans l'immunité anti-tumorale et le maintien de l'homéostasie tissulaire.Interleukin-33 or IL-33 is a recently discovered nuclear cytokine of the Interleukin-1 family. IL-33 is expressed by several epithelia in contact with the environment and its full length form can be released during necrosis. This active form can interact with the ST2 receptor, a member of the IL-1 receptor family (IL-1R4). ST2 is expressed by several immune cell types involved in innate immunity (Type 2 Innate lymphoid cells or ILC2, mast cells, Natural Killer cells...) and adaptive immunity (Th2 lymphocytes, CD8+T cells,...). All together, these properties suggest that IL-33 is an alarm signal (or alarmin) able to alert the immune system after tissue or cell damage. The IL-33/ST2 pathway plays an important role in chronic inflammatory diseases, infectious and allergic diseases. Since other alarmins and IL-1 family members have been implicated in tumorigenesis, IL-33 could also be involved in tumor progression. However, the potential role of endogenous IL-33 during tumorigenesis has not yet been studied. For this work, we developed an Il-33 knock-out (Il-33 KO) mice model using a "Gene Trap" strategy. In the first part of our study, we characterized the expression profile of endogenous IL-33 in mice. We found that, similar to its human counterpart, murine IL-33 is constitutively expressed in high levels by epithelia from barrier tissues. Surprisingly, IL-33 was not found in the endothelium in mice, but its expression in endothelial cells could be induced during inflammation, for instance during colitis. Then, we used the "Il-33 Gene Trap" model to describe and study the potential role of IL-33 during tumorigenesis. We observed that in a tumor context associated with chronic inflammation, the expression of IL-33 is strongly induced in the nuclei of endothelial cells and mesenchymal cells of the tumor microenvironment as well as tumor cells. In the second part of our studies, we used a chemically induced colon carcinogenesis model in our Il-33 KO mice to show that a deficiency in Il-33 increased the development of colon cancer. Rescue of IL-33 levels in "Il-33 Gene Trap" mice inhibited the development of colonic tumors. We sought to identify which cell types are involved in this anti-tumor response initiated by IL-33 and discovered that eosinophils are the major players. We showed that the recruitment and activation of eosinophils and the anti-tumor effects of IL-33 are dependent on IL-5, a cytokine with a key role in type 2 immune responses. We suggest that in this model of colon cancer, IL-33 is released by endothelial cells and/or transformed epithelial cells, activates the ILC2 population that secretes high levels of IL-5, which in turn, induces the recruitment and activation of eosinophils that contribute to the anti-tumor response. Together, our data suggest a key role of the IL-33/ILC2 pathway in the anti-tumor response and the maintenance of tissue homeostasis

Identification of an unexpected link between the Shh pathway and a G2/M regulator, the phosphatase CDC25B.

Sonic hedgehog (Shh) signaling controls numerous aspects of vertebrate development, including proliferation of precursors in different organs. Identification of molecules that link the Shh pathway to cell cycle machinery is therefore of major importance for an understanding of the mechanisms underlying Shh-dependent proliferation. Here, we show that an actor in the control of entry into mitosis, the phosphatase CDC25B, is transcriptionally upregulated by the Shh/Gli pathway. Unlike other G2/M regulators, CDC25B is highly expressed in domains of Shh activity, including the ventral neural tube and the posterior limb bud. Loss- and gain-of-function experiments reveal that Shh contributes to CDC25B transcriptional activation in the neural tube both of chick and mouse embryos. Moreover, CDC25B transcripts are absent from the posterior limb bud of Shh-/- mice, while anterior grafts of Shh-expressing cells in the chicken limb bud induce ectopic CDC25B expression. Arresting the cell cycle does not reduce the level of CDC25B expression in the neural tube strongly suggesting that the upregulation of CDC25B is not an indirect consequence of the Shh-dependent proliferation. These data reveal an unexpected developmental link between the Shh pathway and a participant in G2/M control