Study of natural immune variability to dissect cytokine response pathways
Étude de la variabilité naturelle du système immunitaire pour déterminer les réponses cytokiniques
Résumé
Cytokines are essential instigators and regulators of immune responses and coordinate the response against pathogens and tumors. Therefore, they hold great potential as targets for new diagnostic and therapeutic strategies. IL-12p70 is a heterodimeric pro- inflammatory cytokine which regulates both innate and adaptive immunity and has a central role in Th1 responses. Despite its essential role in immunity, we have observed highly variable IL-12p70 responses in the 1,000 healthy donors of the Milieu Interieur cohort. Furthermore, this perturbed response was observed at significantly higher frequencies in patients chronically infected with tuberculosis (TB) or chronic hepatitis C (HCV). We have applied a systems biological approach in the Milieu Interieur cohort to dissect this perturbed pathway in healthy donors and potentially provide new insights into disease pathogenesis. Following whole blood LPS stimulation using a highly standardized approach from 1,000 healthy donors of the cohort, 28% of these donors failed to secrete IL-12p70. Having identified by flow cytometry that monocytes and dendritic cells are the main IL-12p70 producers in whole blood, we confirmed that cellular differences were not responsible for the observed variability in healthy donors. In contrast, genetic and epigenetic analysis of the healthy population cohort revealed novel associations with IL-12p70 levels. A detailed kinetic analysis allowed to define that early IFNβ secretion determines variable downstream IL-12p70 responses, acting through IFNAR1 signaling. The induction of IL-12p70 by IFNβ through TLR4 activation was altered in HCV infected patients who did not respond to the IFNα-based therapy. All together, these results contribute to a better understanding of IL-12p70 immune response upon bacterial infection both in health and diseases.
Les cytokines sont des initiateurs et des régulateurs essentiels des réponses immunitaires et coordonnent la réponse contre les agents pathogènes et les tumeurs. Elles présentent donc un grand potentiel en tant que cibles pour de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques. L'IL-12p70 est une cytokine hétérodimérique pro-inflammatoire qui régule à la fois l'immunité innée et l'immunité adaptative et joue un rôle central dans les réponses Th1. Malgré son rôle essentiel dans l'immunité, nous avons observé des réponses IL-12p70 très variables chez les 1000 donneurs sains de la cohorte Milieu Intérieur. De plus, cette réponse perturbée a été observée à des fréquences significativement plus élevées chez les patients atteints de tuberculose (TB) ou d'hépatite C (HCV). Nous avons appliqué une approche de biologie des systèmes dans la cohorte Milieu Intérieur pour disséquer cette voie chez les donneurs sains et potentiellement fournir de nouvelles informations sur la pathogénie de certaines maladies. Après stimulation du sang total des 1000 donneurs de la cohorte Milieu Intérieur avec LPS, 28 % des donneurs sécrètent une faible quantité d'IL-12p70. Ayant identifié par cytométrie de flux que les monocytes et les cellules dendritiques sont les principaux producteurs d'IL-12p70 dans le sang, nous avons confirmé que les différences cellulaires n'étaient pas responsables de la variabilité observée chez les donneurs sains. En revanche, l'analyse génétique et épigénétique de la cohorte a révélé de nouvelles associations avec les niveaux d'IL-12p70 sécrété sous stimulation LPS. Une analyse cinétique détaillée a permis de définir que la sécrétion d’IFNβ, agissant par le biais de la voie de signalisation IFNAR1, détermine la sécrétion d’IL-12p70. L'induction de l'IL-12p70 par IFNβ via l'activation du récepteur TLR4 par LPS est modifiée chez les patients infectés par HCV qui ne répondent au traitement basée sur la prise d’IFNα. L'ensemble de ces résultats contribue à une meilleure compréhension de la réponse immunitaire de l'IL-12p70 lors d'une infection bactérienne chez les individus sains et malades.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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