Analyse structurale des interactions cytokines/récepteurs dans la famille de l'interleukine-6

Abstract

Les cytokines sont des protéines multifonctionnelles qui régulent la croissance et la différenciation cellulaires dans des systèmes biologiques variés comme l'immunité, l'hématopoïèse, l'inflammation et le développement du système nerveux. La superfamille des cytokines est divisée en sous-familles en fonction de la longueur des hélices a. Chaque sous-famille est divisée en différentes catégories. La famille de l'interleukine-6 (IL-6) contient dix membres qui partagent tous la chaîne de transduction du signal gp130. Les récepteurs des cytokines de la famille de l'IL-6 sont tous homo- ou hétéromultimériques. Certains d'entre eux sont constitués d'une chaîne réceptrice de type a spécifique. La fixation de la cytokine sur le complexe récepteur entraîne l'activation de voies de signalisation intracellulaires (JAK/STAT, PI3-Kinase/AKT, ERK). Mon projet de thèse consistait à comprendre les interactions protéines/protéines dans cette famille grâce à deux voies complémentaires. La stratégie a consisté à allier la modélisation moléculaire à la mutagenèse dirigée afin de définir des règles physico-chimiques d'interaction. Nous avons ainsi pu montré que CLC interagissait avec le CNTFRa et CLF par deux sites différents pour former les deux cytokines composites CLC/CNTFRa et CLC/CLF. Les déterminants structuraux qui permettent l'interaction de CLC avec CLF sont les mêmes que ceux recrutés par la chaîne LIFRb. Cette stratégie nous a permis de mettre en évidence des différences significatives quant aux propriétés électrostatiques de l'IL-6 virale et de l'IL-6 humaine. Ceci peut être une explication structurale à la non nécessité pour l'IL-6 virale de fixer le récepteur IL-6Ra pour induire la prolifération des cellules infectées et permettre ainsi la survie du virus. Enfin, nous avons montré que les cytokines LIF, CT-1 et OSM partageaient les mêmes déterminants structuraux d'interaction vis-à-vis du LIFRb. Ces travaux de recherche nous ont permis de mieux comprendre comment les interactions cytokines/récepteurs permettaient de réguler les grandes voies fonctionnelles à l'intérieur de la cellule. Ils pourront être utiles pour de nombreuses études utilisant des molécules modifiées dans d'éventuelles approches thérapeutiques.Cytokines are multifunctional proteins regulating cell growth and differentiation in a large number of biological systems such as immunity, hematopoiesis, inflammation and in nervous system development. The cytokines superfamily is divided in sub-families regarding the length of each a-helices. Each sub-family is divided in different categories. The interleukine-6 (IL-6) family contains ten members all sharing the gp130 signal transduction chain. Cytokine receptors of the IL-6 family are homo- or heteromultimeric. Some involved a specific a-chain. Binding of the cytokine on the receptor complex induces the activation of cellular signaling pathways (JAK/STAT, PI3-Kinase/AKT, ERK). My PhD project deals with the understanding of protein/protein interactions in this family using two complementary methods. The strategy consisted to use molecular modeling and site-directed mutagenesis in order to define interaction rules. By this way, we have shown that CLC interacts with CNTFR? and CLF through two different sites to build two composite cytokines CLC/CNTFRa and CLC/CLF. The structural determinants allowing interaction of CLC with CLF are shared with LIFRb. This strategy allowed us to highlight differences in the electrostatics properties of viral and human IL-6. This may be a structural explanation for the loss of IL-6Ra recruitment by viral IL-6 to induce proliferation of the infected cells and sustain virus survival. Finally, we have shown that LIF, CT-1 and OSM shared the same structural determinants towards LIFRb chain. This study allowed us to understand a bit more how cytokine/receptor interactions regulate cellular functions. It can be useful for following studies involving modified proteins in putative therapeutics approaches.ANGERS-BU Médecine-Pharmacie (490072105) / SudocSudocFranceF