Analyse de l'activité différentielle et de la propagation, in vivo, des interférons de type I et de type III

Abstract

Type I interferons (IFNs- / ) are a large family of cytokines which play a crucial role in the antiviral defense. They also contribute to the control of the immune and antitumoral responses. Important divergences exist between the sequences of different members of the type I IFN family. Moreover, some IFNs- / are glycosylated and some are not. In spite their differences, all type I IFN subtypes bind the same receptor and induce similar biological responses. This raises the question of the reason for the multiplicity of IFNs- / genes. Recently, a new IFN family was discovered and called type III IFNs (or IFNs- ). Type III IFNs bind a receptor distinct from that of type I IFNs but seem to induce very similar antiviral and antiproliferative effects. Moreover, type III IFNs are produced in response to the same stimuli as type I IFNs. The aim of this work was to understand to what extent various IFNs are redundant in their functions in vivo. First, we analyzed the impact of glycosylation on IFN activity. We observed that murine IFN- carries 3 glycosylation sites. We showed that, in vitro, the complete loss of glycosylation induced a dramatic decrease of IFN- antiviral activity. This decrease is probably due to poor solubility of the non-glycosylated form of the IFN, as reported for human IFN- . To test the impact of glycosylation in vivo, we compared the activities of the non-glycosylated IFN- 6T and of a mutant of this IFN in which a glycosylation site was added by mutagenesis. Both IFNs presented a similar antiviral activity, in vitro. When expressed in vivo, by electroinjection of expression plasmids, glycosylated and non glycosylated IFN- 6T could induce ISGs expression in all peripheral organs examined and in the CNS. However, we failed to detect any impact of glycosylation on IFN activity, in vivo. Then, we compared, in vivo, the responses to circulating type I and to type III IFNs, in several organs, using the same expression protocol. In contrast to type I IFNs, type III IFNs induced a response that was highly tissue-specific. At the cellular level, we observed that this response was specific to epithelial cells whereas cellular response to type I IFNs occurred in many cell types and was prominent in the endothelial cells. This work provides some evidence for partial divergence between the functions of type I and type III IFNs. Yet, much has to be learned to understand the reason of the multiplicity of IFNs genes and of the coexistence of the type I and type III IFN system.Les interférons (IFNs) de type I (ou IFNs- / ) constituent une famille multigénique de cytokines qui possèdent des fonctions cruciales dans la défense de l'organisme face aux infections virales. En outre, les IFNs- / exercent une influence importante sur le développement de la réponse immunitaire acquise et possèdent des propriétés antitumorales. Il existe des divergences importantes entre les séquences des différents IFNs de type I (IFN- , IFN- , IFN- ,). De plus, certains IFNs sont glycosylés et d'autres ne le sont pas. Malgré leurs différences, tous ces IFNs se lient au même récepteur cellulaire et exercent des activités très similaires, ce qui soulève la question de la raison de la multiplicité des gènes codant les IFNs. Récemment, une nouvelle famille d'IFNs a été identifiée, constituée des interleukines IL-28 et IL-29 (appelées aussi IFNs- ou IFNs de type III). Bien que les IFNs- se lient à un récepteur différent de celui des IFNs de type I, ils induisent des effets antiviraux et antiprolifératifs étonnamment similaires à ceux développés par les IFNs- / . Les IFNs de type I et de type III sont produits en réponse aux mêmes stimuli et induisent l'activation des mêmes voies de signalisation. Le but de ce travail était d'analyser dans quelle mesure les différents sous-types d'IFN se distinguent par la spécificité de leur distribution et de leur activité, in vivo. Dans un premier temps, nous avons analysé l'influence de la glycosylation sur l'activité des IFNs. Nous avons observé que l'IFN- murin possède trois sites de glycosylation, dont un est situé à proximité du site de fixation au récepteur. Nous avons montré que, in vitro, l'absence complète de glycosylation de cet IFN altère fortement son activité, probablement en raison d'une instabilité de la molécule. Pour tester l'influence de la glycosylation des IFNs in vivo, nous avons utilisé l'IFN- 6T. Un mutant (D78N) de cet IFN pourvu d'un site de glycosylation montre, in vitro, une activité biologique comparable à celle de l'IFN- 6T sauvage (non glycosylé). En utilisant un protocole d'électro-injection intra-musculaire de plasmides d'expression, nous avons observé que, in vivo, l'IFN- 6T glycosylé et non glycosylé induisaient l'activation de l'expression d'ISGs dans tous les organes périphériques ainsi que dans le SNC. Cependant, nous n'avons pas observé d'effet de la glycosylation sur l'activité de l'IFN in vivo. Nous avons ensuite comparé, en utilisant le même protocole d'expression in vivo, la réponse différentielle des différents organes aux IFNs circulants, de type I et de type III. Contrairement aux IFNs de type I, les IFN de type III induisent une réponse restreinte à certains tissus. Au niveau cellulaire, la réponse aux IFNs de type III semble spécifique des cellules epithéliales alors que la réponse aux IFNs de type I est majoritairement due aux cellules endothéliales. Enfin, dans un modèle viral de neuroinvasion, nous avons observé que l'IFN- avait peu d'effet protecteur, contrairement à l'IFN- . La différence de réponse aux IFNs de type I et de type III donne un nouvel éclairage dans la compréhension de la coexistence de 2 systèmes qui, à première vue, semblent redondantsThèse de doctorat en sciences biomédicales (immuno-virologie) (SBIM 3)--UCL, 200