Photoaging and skin cancer: Is the inflammasome the missing link?

Photoaging and epithelial skin tumorigenesis are complex processes triggered mainly by UV radiation from chronic sun exposure. This leads to DNA damage and reactive oxygen species (ROS) production, which initiate an inflammatory response that alters cell structure and function. Changes in cell homeostasis and ROS production activate intracellular multiprotein platforms called inflammasomes. Inflammasomes nucleate around cytoplasmic receptors mainly of the NLR (nucleotide-binding domain and leucine-rich repeat) family and regulate caspase-1-dependant secretion of pro-inflammatory interleukin (IL)1β and IL18 cytokines, and an inflammatory form of death named pyroptosis. NLRP1 inflammasomes have taken centre stage in skin biology, as mutations in NLRP1 underlie the genetic etiology of dermatological diseases and increase the susceptibility to skin cancer. Targeting inflammasome(s) might be an important approach to improve skin inflammation, photoaging and reduce the risk of epithelial skin tumorigenesis. In this context, we discuss the potential implication of NLRP1 and NLRP3 inflammasomes

Inflammasome biology, molecular pathology and therapeutic implications

Inflammasomes are intracellular multiprotein signaling complexes, mainly present in myeloid cells. They commonly assemble around a cytoplasmic receptor of the nucleotide-binding leucine-rich repeat containing receptor (NLR) family, although other cytoplasmic receptors like pyrin have been shown to forminflammasomes. The nucleation of the multiprotein scaffolding platform occurs upon detection of a microbial, a danger or a homeostasis pattern by the receptor that will, most commonly, associate with the adaptor protein ASC (apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD) through homotypic domain interactions resulting in recruitment of procaspase-1. This will lead to the autoproteolytic activation of caspase-1, which regulates the secretion of proinflammatory IL1β and IL18 cytokines and pyroptosis, a caspase-1-mediated form of cell death. Pyroptosis occurs through cleavage of Gasdermin D, a membrane pore forming protein. Recently, non-canonical inflammasomes have been described, which directly sense intracellular pathogens through caspase-4 and -5 in humans, leading to pyroptosis. Inflammasomes are important in host defense; however, a deregulated activity is associated with a number of inflammatory, immune and metabolic disorders. Furthermore, mutations in inflammasome receptor coding genes are causal for an increasing number of rare autoinflammatory diseases. Biotherapies targeting the products of inflammasome activation aswell as molecules that directly or indirectly inhibit inflammasome nucleation and activation are promising therapeutic areas. This review discusses recent advances in inflammasome biology, the molecular pathology of several inflammasomes, and current therapeutic approaches in autoinflammatory diseases and in selected common multifactorial inflammasome-mediated disorders

Bases moléculaires et cellulaires des maladies auto-inflammatoires monogéniques et des amyloses AA

The serum amyloid A (SAA) family includes the acute phase reactants SAA1 and SAA2 induced during systemic inflammation. SAA are mainly synthesized by the liver but extra-hepatic sources exist. Persistent high circulating levels of SAA may lead to amyloid A (AA) amyloidosis due to formation of insoluble AA protein aggregates. AA amyloidosis appears mainly as a long-term complication of auto-inflammatory diseases (like familial Mediterranean fever, FMF) or of common diseases with an inflammatory component (like obesity or gout). No molecular etiology for AA amyloidosis has been identified so far; however, a specific genotype at the SAA1 locus has been associated with AA amyloidosis in FMF patients. FMF is considered as an autosomal recessive disease due to bi-allelic mutations in the MEFV gene (encoding the pyrin protein), but the significant number of patients with a clinical diagnosis of FMF carrying a single mutated MEFV allele challenges the recessive transmission model of FMF.This thesis studied: (i) if monocytes/macrophages can express SAA genes; (ii) the molecular bases of AA amyloidosis (primary and secondary amyloidosis in the context of obesity and gout); (iii) the molecular mechanisms underlying FMF in patients carrying a single mutated MEFV allele.La famille de protéines serum amyloid A (SAA) inclut les protéines de phase aigue SAA1 et SAA2, induites par l’inflammation. Les protéines SAA sont surtout synthétisées par le foie mais d’autres sources extra-hépatiques existent. Des taux élevés de SAA circulantes peuvent mener à l’amylose amyloid A (AA), due à la formation d’agrégats insolubles de protéines AA. Celle-ci survient principalement comme une complication à long-terme de maladies auto-inflammatoires (comme la fièvre Méditerranéenne familiale, FMF) ou de maladies communes avec une composante inflammatoire (comme l’obésité ou la goutte). L’amylose AA n’a pas d’étiologie moléculaire identifiée jusqu’à présent; cependant, un certain génotype au locus SAA1 a été associé avec l’amylose AA chez des patients FMF. La FMF est considérée comme une maladie à transmission autosomique récessive due à des mutations bi-alléliques du gène MEFV (codant la protéine pyrine), mais le nombre élevé de patients au diagnostic clinique de FMF, porteurs d’un seul allèle MEFV muté, challenge le modèle de transmission récessive de la FMF.Cette thèse visait à étudier: (i) l’expression des gènes SAA par les monocytes/macrophages; (ii) les bases moléculaires de l’amylose AA (primaire et secondaire dans le contexte de l’obésité et de la goutte); (iii) les mécanismes moléculaires sous-jacent à la FMF chez les patients porteurs d’un seul allèle MEFV mut

Bases moléculaires et cellulaires des maladies auto-inflammatoires monogéniques et des amyloses AA

La famille de protéines serum amyloid A (SAA) inclut les protéines de phase aigue SAA1 et SAA2, induites par l’inflammation. Les protéines SAA sont surtout synthétisées par le foie mais d’autres sources extra-hépatiques existent. Des taux élevés de SAA circulantes peuvent mener à l’amylose amyloid A (AA), due à la formation d’agrégats insolubles de protéines AA. Celle-ci survient principalement comme une complication à long-terme de maladies auto-inflammatoires (comme la fièvre Méditerranéenne familiale, FMF) ou de maladies communes avec une composante inflammatoire (comme l’obésité ou la goutte). L’amylose AA n’a pas d’étiologie moléculaire identifiée jusqu’à présent; cependant, un certain génotype au locus SAA1 a été associé avec l’amylose AA chez des patients FMF. La FMF est considérée comme une maladie à transmission autosomique récessive due à des mutations bi-alléliques du gène MEFV (codant la protéine pyrine), mais le nombre élevé de patients au diagnostic clinique de FMF, porteurs d’un seul allèle MEFV muté, challenge le modèle de transmission récessive de la FMF.Cette thèse visait à étudier: (i) l’expression des gènes SAA par les monocytes/macrophages; (ii) les bases moléculaires de l’amylose AA (primaire et secondaire dans le contexte de l’obésité et de la goutte); (iii) les mécanismes moléculaires sous-jacent à la FMF chez les patients porteurs d’un seul allèle MEFV muté.The serum amyloid A (SAA) family includes the acute phase reactants SAA1 and SAA2 induced during systemic inflammation. SAA are mainly synthesized by the liver but extra-hepatic sources exist. Persistent high circulating levels of SAA may lead to amyloid A (AA) amyloidosis due to formation of insoluble AA protein aggregates. AA amyloidosis appears mainly as a long-term complication of auto-inflammatory diseases (like familial Mediterranean fever, FMF) or of common diseases with an inflammatory component (like obesity or gout). No molecular etiology for AA amyloidosis has been identified so far; however, a specific genotype at the SAA1 locus has been associated with AA amyloidosis in FMF patients. FMF is considered as an autosomal recessive disease due to bi-allelic mutations in the MEFV gene (encoding the pyrin protein), but the significant number of patients with a clinical diagnosis of FMF carrying a single mutated MEFV allele challenges the recessive transmission model of FMF. This thesis studied: (i) if monocytes/macrophages can express SAA genes; (ii) the molecular bases of AA amyloidosis (primary and secondary amyloidosis in the context of obesity and gout); (iii) the molecular mechanisms underlying FMF in patients carrying a single mutated MEFV allele

Photoaging and skin cancer: Is the inflammasome the missing link?

International audiencePhotoaging and epithelial skin tumorigenesis are complex processes triggered mainly by UV radiation from chronic sun exposure. This leads to DNA damage and reactive oxygen species (ROS) production, which initiate an inflammatory response that alters cell structure and function. Changes in cell homeostasis and ROS production activate intracellular multiprotein platforms called inflammasomes. Inflammasomes nucleate around cytoplasmic receptors mainly of the NLR (nucleotide-binding domain and leucine-rich repeat) family and regulate caspase-1-dependant secretion of pro-inflammatory interleukin (IL)1β and IL18 cytokines, and an inflammatory form of death named pyroptosis. NLRP1 inflammasomes have taken centre stage in skin biology, as mutations in NLRP1 underlie the genetic etiology of dermatological diseases and increase the susceptibility to skin cancer. Targeting inflammasome(s) might be an important approach to improve skin inflammation, photoaging and reduce the risk of epithelial skin tumorigenesis. In this context, we discuss the potential implication of NLRP1 and NLRP3 inflammasome

Inflammasomes et épidermolyse bulleuse

National audienceResults Conclusion In this study, we demonstrated that keratinocytes derived from JEB and EBS patients exhibit increased expression of inflammasome components compared to NHEK suggesting a role of inflammasome(s) in EB pathogenesis. Our data highlight the importance of adhesion of the different skin layers to ensure keratinocyte homeostasis. As the dysregulation of inflammasome sensors leads to the excessive production of pro-inflammatory cytokines, it could contribute to the chronic inflammation observed in EB. Further studies on the type of inflammasome(s) implicated in EB and targeted therapeutic interventions to modulate inflammasome activation may hold promise for the development of anti-inflammatory therapies in EB.L'épidermolyse bulleuse (EB) regroupe un groupe de maladies génétiques rares du tissu conjonctif caractérisées par une fragilité de la peau et la formation de phlyctènes en raison de mutations dans les gènes codant pour des protéines de la membrane basale ou des protéines modulant l'organisation de la membrane basale. Malgré la variabilité phénotypique, toutes les formes d'EB présentent des défauts de réparation et de cicatrisation des tissus à la suite de traumatismes mineurs entraînant une inflammation locale. Le rôle des cytokines dans l'orchestration de la réparation et de l'intégrité des tissus dans l'EB a été peu étudié. Les infammasomes sont des complexes multiprotéiques qui contrôlent l'activation et la libération de cytokines pro-inflammatoires, à savoir l'interleukine-1β (IL-1β) et l'interleukine-18 (IL-18), par l'intermédiaire de la caspase-1. Notre objectif était d'étudier l'expression des composants de l'inflammasome et la sécrétion de cytokines dans les kératinocytes de patients atteints d'EB et de contrôles.Des kératinocytes primaires ont été dérivés de biopsies de personnes atteintes de différents types d'EB, dont l'épidermolyse bulleuse jonctionnelle (JEB) (N=4) et l'épidermolyse bulleuse simplex (EBS) (N=4). Les kératinocytes épidermiques humains normaux (NHEK) ont été utilisés comme contrôles. L'expression des principaux capteurs de l'inflammasome (NOD-like Receptors (NLRs)), des membres de la famille des caspases et des cytokines a été déterminée. En parallèle, la sécrétion de cytokines a été mesurée par ELISA.Nous avons observé des niveaux élevés d’expression de NLRP1, NLRP3, NLRP6, MEFV, NOD2, NLRC4, NLRP4, NLRP10 et NLRP12 dans les kératinocytes dérivés de patients JEB par rapport aux NHEK. L'expression de NLRP6, MEFV, AIM2 et NLRC4 était plus élevée chez les patients EBS que chez les NHEK. L'expression de CASP1 et CASP4 était plus élevée chez les patients JEB et EBS que chez les NHEK, mais était de niveau comparable chez les patients JEB et EBS. L'expression des gènes IL-1B et IL-18 était significativement plus élevée chez les patients JEB que chez les NHEK. La sécrétion d'IL-1β était significativement plus élevée chez les patients JEB que chez les EBS ou les contrôles. De façon inattendue, la sécrétion d'IL-18 était inférieure à la limite de détection dans tous les groupes.Nos résultats ont démontré que les kératinocytes dérivés des patients JEB et EBS présentent une expression accrue des composants de l'inflammasome par rapport aux NHEK, ce qui suggère un rôle de l'inflammasome dans l'EB. Le dérèglement des senseurs de l'inflammasome, qui entraîne une production excessive de cytokines pro-inflammatoires, pourrait donc contribuer à l'inflammation chronique observée dans l'EB. Des études complémentaires sur le type d'inflammasome(s) impliqué(s) dans l'EB et l’utilisation ciblée de modulateurs de l’activation des inflammasomes pourraient être prometteuses pour le développement de traitements anti-inflammatoires pour l'EB

Inflammasome biology, molecular pathology and therapeutic implications

International audienceInflammasomes are intracellular multiprotein signaling complexes, mainly present in myeloid cells. They commonly assemble around a cytoplasmic receptor of the nucleotide-binding leucine-rich repeat containing receptor (NLR) family, although other cytoplasmic receptors like pyrin have been shown to form inflammasomes. The nucleation of the multiprotein scaffolding platform occurs upon detection of a microbial, a danger or a homeostasis pattern by the receptor that will, most commonly, associate with the adaptor protein ASC (apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD) through homotypic domain interactions resulting in recruitment of procaspase-1. This will lead to the autoproteolytic activation of caspase-1, which regulates the secretion of proinflammatory IL1β and IL18 cytokines and pyroptosis, a caspase-1-mediated form of cell death. Pyroptosis occurs through cleavage of Gasdermin D, a membrane pore forming protein. Recently, non-canonical inflammasomes have been described, which directly sense intracellular pathogens through caspase-4 and -5 in humans, leading to pyroptosis. Inflammasomes are important in host defense; however, a deregulated activity is associated with a number of inflammatory, immune and metabolic disorders. Furthermore, mutations in inflammasome receptor coding genes are causal for an increasing number of rare autoinflammatory diseases. Biotherapies targeting the products of inflammasome activation as well as molecules that directly or indirectly inhibit inflammasome nucleation and activation are promising therapeutic areas. This review discusses recent advances in inflammasome biology, the molecular pathology of several inflammasomes, and current therapeutic approaches in autoinflammatory diseases and in selected common multifactorial inflammasome-mediated disorders

Expression of SAA1, SAA2 and SAA4 genes in human primary monocytes and monocyte-derived macrophages

International audienceCirculating serum amyloid A (SAA) is increased in various inflammatory conditions. The human SAA protein family comprises the acute phase SAA1/SAA2, known to activate a large set of innate and adaptive immune cells, and the constitutive SAA4. The liver synthesis of SAA1/SAA2 is well-established but there is still an open debate on extrahepatic SAA expression especially in macrophages. We aimed to investigate the ability of human primary monocytes and monocyte-derived macrophages to express SAA1, SAA2 and SAA4 at both the transcriptional and protein levels, as previous studies almost exclusively dealt with monocytic cell lines. Monocytes and derived macrophages from healthy donors were stimulated under various conditions. In parallel with SAA, pro-inflammatory IL1A, IL1B and IL6 cytokine expression was assessed. While LPS alone was non-effective, a combined LPS/dexamethasone treatment induced SAA1 and to a lesser extent SAA2 transcription in human monocytes and macrophages. In contrast, as expected, pro-inflammatory cytokine expression was strongly induced following stimulation with LPS, an effect which was dampened in the presence of dexamethasone. Furthermore, in monocytes polarized towards a pro-inflammatory M1 phenotype, SAA expression in response to LPS/dexamethasone was potentiated; a result mainly seen for SAA1. However, a major discrepancy was observed between SAA mRNA and intracellular protein levels under the experimental conditions used. Our results demonstrate that human monocytes and macrophages can express SAA genes, mainly SAA1 in response to an inflammatory environment. While SAA is considered as a member of a large cytokine network, its expression in the monocytes-macrophages in response to LPS-dexamethasone is strikingly different from that observed for classic pro-inflammatory cytokines. As monocytes-macrophages are major players in chronic inflammatory diseases, it may be hypothesized that SAA production from macrophages may contribute to the local inflammatory microenvironment, especially when macrophages are compactly organized in granulomas as in sarcoidosis

Expression des gènes SAA par les monocytes et macrophages humains

National audienceLes taux des protéines serum amyloid A (SAA) sont augmentés par diverses conditions inflammatoires. Chez l’Homme, la famille de protéines SAA comporte les protéines de phase aigüe SAA1/SAA2, connues pour activer de nombreuses cellules immunitaires, et la protéine constitutive SAA4. La synthèse hépatique des protéines SAA1/SAA2 est bien établie mais une expression extra-hépatique est encore débattue, particulièrement dans les macrophages. De plus, des auteurs ont mis en évidence la présence d’ARNm SAA dans des cellules spumeuses de plaques d’athéromes. Nous avons étudié la capacité des monocytes et macrophages dérivés de monocytes humains à exprimer SAA1, SAA2 et SAA4, au niveau transcriptionnel et protéique, tandis que les études précédentes ont principalement investigué des lignées monocytaires. Des monocytes et macrophages dérivés de monocytes de donneurs sains ont été traités par différentes conditions. L’expression des cytokines pro-inflammatoires IL1A, IL1B et IL6 a été étudiée en parallèle de l’expression des gènes SAA. Nous avons mis en évidence l’expression du gène SAA1, et de SAA2 à une moindre mesure, lorsque les cellules sont simultanément traitées par un agent pro-inflammatoire et un agent anti-inflammatoire. L’agent pro-inflammatoire seul n’avait pas d’effet sur l’expression des gènes SAA, bien qu’il induise, comme attendu, l’expression des cytokines pro-inflammatoires, effet amoindri par l’ajout du stimulus anti-inflammatoire. De plus, la polarisation des monocytes en phénotype pro-inflammatoire M1 potentialisait l’expression des gènes SAA, principalement SAA1. Nous avons cependant observé un écart entre les taux d’ARNm SAA et les taux intracellulaires de protéines. Nos résultats montrent que les monocytes et macrophages humains peuvent exprimer les gènes SAA, principalement SAA1, dans un environnement inflammatoire. Les monocytes et macrophages étant des acteurs majeurs de maladies inflammatoires, il est possible d’émettre l’hypothèse que la production de SAA par les monocytes et macrophages peut contribuer à la persistance d’un microenvironnement local inflammatoire et à la formation des plaques d’athéromes

Expression des gènes SAA par les monocytes et macrophages humains

National audienceLes taux des protéines serum amyloid A (SAA) sont augmentés par diverses conditions inflammatoires. Chez l’Homme, la famille de protéines SAA comporte les protéines de phase aigüe SAA1/SAA2, connues pour activer de nombreuses cellules immunitaires, et la protéine constitutive SAA4. La synthèse hépatique des protéines SAA1/SAA2 est bien établie mais une expression extra-hépatique est encore débattue, particulièrement dans les macrophages. De plus, des auteurs ont mis en évidence la présence d’ARNm SAA dans des cellules spumeuses de plaques d’athéromes. Nous avons étudié la capacité des monocytes et macrophages dérivés de monocytes humains à exprimer SAA1, SAA2 et SAA4, au niveau transcriptionnel et protéique, tandis que les études précédentes ont principalement investigué des lignées monocytaires. Des monocytes et macrophages dérivés de monocytes de donneurs sains ont été traités par différentes conditions. L’expression des cytokines pro-inflammatoires IL1A, IL1B et IL6 a été étudiée en parallèle de l’expression des gènes SAA. Nous avons mis en évidence l’expression du gène SAA1, et de SAA2 à une moindre mesure, lorsque les cellules sont simultanément traitées par un agent pro-inflammatoire et un agent anti-inflammatoire. L’agent pro-inflammatoire seul n’avait pas d’effet sur l’expression des gènes SAA, bien qu’il induise, comme attendu, l’expression des cytokines pro-inflammatoires, effet amoindri par l’ajout du stimulus anti-inflammatoire. De plus, la polarisation des monocytes en phénotype pro-inflammatoire M1 potentialisait l’expression des gènes SAA, principalement SAA1. Nous avons cependant observé un écart entre les taux d’ARNm SAA et les taux intracellulaires de protéines. Nos résultats montrent que les monocytes et macrophages humains peuvent exprimer les gènes SAA, principalement SAA1, dans un environnement inflammatoire. Les monocytes et macrophages étant des acteurs majeurs de maladies inflammatoires, il est possible d’émettre l’hypothèse que la production de SAA par les monocytes et macrophages peut contribuer à la persistance d’un microenvironnement local inflammatoire et à la formation des plaques d’athéromes