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ROLE DES MONOCYTES EN CONDITIONS HOMEOSTATIQUES ET AU COURS DE L’INFLAMMATION
Les monocytes circulent dans le sang, la rate et la moelle osseuse et ne se différencient pas en condition normale (c’est-à-dire en l’absence d’inflammation). Ils représentent 5 à 10 % des leucocytes circulants chez l’homme et 2 % des leucocytes circulants chez la souris (seulement 100 000 cellules au total chez la souris). Les monocytes sont des cellules immunitaires effectrices qui ont la propriété de migrer dans les tissus inflammés grâce à des récepteurs aux chimiokines et à des molécules d’adhésion. Ils peuvent également secréter des cytokines et capter des débris cellulaires ou des molécules toxiques. Les monocytes ont également la propriété de se différencier en macrophages et en cellules dendritiques dans les tissus agressés mais aussi en conditions normales . La migration et la différenciation des monocytes dépendent du tissu agressé et du type d’agression . Les monocytes humains et murins présentent certaines similitudes . Ils sont définis par l’expression du récepteur au MCS-F (CD115) et du récepteur aux chimiokines CX3CR1. Ils possèdent un large répertoire de récepteurs « scavengers » qui reconnaissent des lipides aussi bien que des microorganismes. Lorsque les monocytes sont stimulés, ils peuvent produire de forts taux de ROS (Reactive Oxygen Species), de prostaglandines, de facteurs du complément, d’oxyde nitrique (NO) (seulement chez la souris), de cytokines, d’enzymes protéolytiques et de molécules d’adhésion. Les monocytes jouent un rôle dans la défense contre les pathogènes . Ils peuvent faire de la présentation antigénique mais de façon beaucoup moins efficace que les cellules dendritiques .
Les différentes populations de monocytes
Chez l’homme
Au début des années 1980, deux sous-populations de monocytes sont décrites dans le sang humain, se différenciant par leur fréquence, leur morphologie et leurs antigènes de surface CD16 (FCγR-III) et CD14 . Ces résultats sont les premiers en faveur d’un rôle propre joué par chaque sous-population. L’expression de CD14 et CD16 sur la surface des monocytes permet leur classification en deux sous populations majeures : les cellules CD14++CD16neg, majoritaires (représentent 90% des monocytes), appelées « monocytes classiques » car ressemblent à la description originale des monocytes ; et les cellules CD14+ (ou dim) CD16++ (ou cellules CD16+ ) appelées « non-classiques » par opposition 10 11. Plus récemment, de nouvelles populations ont été identifiées sur la base du degré d’expression de leurs récepteurs membranaires et de différents gènes ainsi que sur l’existence de fonctions spécifiques. Une troisième population est maintenant décrite chez l’homme: les cellules CD14++CD16+ appelées « intermédiaires ».
Les monocytes classiques
Les « monocytes classiques » (CD16neg), population majoritaire, expriment un fort niveau de CCR2, un faible niveau de CX3CR1, et ont une forte activité phagocytaire. Leur phénotype, basé sur l’expression de leurs récepteurs membranaires (CCR2+ CX3CR1low) et sur leur signature transcriptionnelle, présente une forte homologie avec celui des monocytes Gr1high de la souris. Cependant, in vitro, en réponse au LPS ils vont plutôt secréter de l’Interleukine-10 (IL-10) que du TNF-α (Tumor Necrosis Factor) et de l’IL-1.
Les monocytes intermédiaires
A coté de cette population majoritaire, des travaux plus récents ont permis d’identifier deux sous-populations de CD16+ , très différentes sur le plan phénotypique et fonctionnel . Parmi elles, les monocytes « intermédiaires » (CD14++CD16+ ) qui expriment les Fc récepteurs CD64 et CD32, ont une activité de phagocytose et sécrète du TNF-α et de l’IL-1 en réponse au LPS (Lipopolysaccharides) 15 16. Ils ont donc un fort potentiel pro-inflammatoire.
Les monocytes non classiques
Au contraire, les CD14dimCD16+ (qui ont gardé la nomenclature de « non-classiques ») n’expriment pas d’autres Fc récepteurs que CD16, n’ont pas d’activité de phagocytose et ne sécrète pas de TNF-α et de l’IL-1 en réponse au LPS. Il est maintenant clair que les différentes sous-populations monocytaires exercent des fonctions critiques spécifiques en réponses aux pathogènes chez l’homme comme chez la souris . Cependant, les différences observées entre les sous-populations monocytaires chez l’homme et chez la souris ont conduit à de nombreux débats sur la pertinence du degré d’homologie fonctionnelle et phénotypique entre les monocytes humains et les monocytes murins . Le groupe du Dr. Geissmann vient récemment d’éclairer ces débats sur l’analogie fonctionnelle des monocytes humains et murins . Les auteurs démontrent premièrement que les monocytes CD14dim humains présentent de nombreuses caractéristiques phénotypiques communes avec les monocytes Gr1low murins (cf définition de Gr1 dans le paragraphe sur les monocytes murins). En effet, ils se caractérisent par des expressions de gènes communes, une faible activité de phagocytose, une absence de production de ROS et de cytokines inflammatoires en réponse au LPS et aux agonistes des TLR (Toll Like Receptor) classiques (1, 2 et 4), ainsi qu’une faible activité inflammatoire en condition homéostatique. Deuxièmement, grâce à un transfert adoptif de monocytes humains de sujets sains dans des souris déficientes pour les lymphocytes et pour les natural killer (NK) (Rag2-/-Il2Rγ -/-), ils observent par microscopie intravitale que les monocytes CD14dimCD16++ patrouillent le long des vaisseaux de la même façon que les monocytes Gr1low murins . Pour finaliser le phénotype des CD14dim, les auteurs démontrent que les CD14dim peuvent être activés par les voies TLR7 et TLR8 par des virus, des complexes immuns et des acides nucléiques, ce qui en fait des acteurs clés de la réponse innée immunitaire. Ils retrouvent également que les Gr1low murins répondent mieux aux agonistes de TLR7 qu’au LPS, rajoutant un degré de fonctionnalité commune entre CD14dim et Gr1low.
Pour conclure, l’équipe du Dr. Geissmann décrit une analogie forte entre la souspopulation spécifique de monocytes CD14dim humains et celle de Gr1low murins. Ils proposent une nouvelle classification des monocytes humains, non plus basée sur CD16+ et CD16neg mais sur la présence de CD14 : les CD14neg (ou dim), analogues aux Gr1low murins et les CD14+ (CD16+ ou CD16neg), représentant plus de 90% des monocytes, plutôt pro-inflammatoires et analogues aux Gr1high murins.
Chez la souris
L’hétérogénéité des populations monocytaires est conservée chez les mammifères (les cochons, les rats, les souris, les vaches) . En 2003, le Dr.Geissmann et ses collaborateurs décrivent pour la première fois in vivo, deux principales population de monocytes, qui diffèrent par leurs propriétés migratoires . Chez la souris comme chez l’homme, ces deux populations de monocytes diffèrent par l’expression membranaire de deux récepteurs aux chimiokines : CX3CR1 et CCR2. Grâce à un élégant modèle de transfert adoptif chez la souris, les auteurs démontrent que les monocytes CX3CR1lowCCR2+ Gr1+ (aussi appelés Gr1high ou Ly6Chigh) ont une demi-vie courte, sont recrutés sur les sites inflammés et sont les précurseurs des macrophages et des cellules dendritiques en conditions inflammatoires. Ce recrutement au sein des sites inflammés implique CCR2 et CD62-ligand (la L sélectine). Ils les nomment « monocytes inflammatoires ». Par contre, les monocytes CX3CR1highCCR2negGr1low (aussi appelés Gr1low ou Ly6Clow) ont une demi-vie longue et sont les précurseurs des macrophages résidents et de cellules dendritiques en conditions normales dans les tissus non inflammés (ce sont les seules cellules à repeupler les tissus étudiés en conditions homéostatiques : foie, cerveau, rate, poumon, après transfert adoptif) (Table 2).
Gr1 est un antigène de différenciation myéloïde, utilisé comme marqueur membranaire des monocytes, des neutrophiles et des précurseurs myéloïdes. L’épitope Gr1 est représenté par deux molécules Ly-6C et Ly-6G. Ly-6G est porté par les neutrophiles alors que Ly-6C est porté par les monocytes circulants et à un moindre degré sur les granulocytes dans la moelle osseuse . Ly-6C est utilisé comme marqueur des monocytes chez la souris. Gr1 est aussi utilisé comme marqueur monocytaire, lorsque les polynucléaires neutrophiles sont exclus à l’aide d’autres marqueurs (comme par exemple le récepteur au M-CSF : CD115). Par extension, dans de nombreuses publications, les auteurs utilisent le terme de monocytes Gr1high (Ly-6high) ou monocytes Gr1low ou neg (Ly-6Clow), en ayant préalablement pris le soin d’exclure les granulocytes.
La classification des monocytes murins demeure inchangée depuis sa description , par contre les fonctions spécifiques de chaque sous-population Gr1high et Gr1low dans différentes pathologies sont l’objet d’intenses débats.
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Table des matières
INTRODUCTION
I. ROLE DES MONOCYTES EN CONDITIONS HOMEOSTATIQUES ET AU COURS DE L’INFLAMMATION
A. Les différentes populations de monocytes
1. Chez l’homme
2. Chez la souris
B. Le rôle des monocytes
1. Rôle des monocytes dans la circulation
2. Monocytes : cellules précurseurs des phagocytes mononuclés
C. Trafic monocytaire : de la moelle osseuse aux tissus cibles
1. Récepteurs aux chimiokines et monocytes
2. Provenance des monocytes
3. Trafic et fonctions des monocytes en conditions homéostatiques
4. Trafic et fonctions des monocytes en conditions inflammatoires
II. L’INFLAMMATION AU COURS DE L’OBESITE
A. Introduction sur l’obésité et l’insulinorésistance
B. Nature de l’inflammation au cours de l’obésité
C. Les tissus inflammés au cours de l’obésité
1. Le tissu adipeux
2. Le foie
3. Le muscle
4. L’hypothalamus
5. Le pancréas
OBJECTIF DES TRAVAUX DE THESE
RESULTATS-ARTICLE
RESULTATS SUPPLEMENTAIRES
DISCUSSION GENERALE
CONCLUSION
ANNEXE 1
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE 2: article 2: Bcl-x inactivation in macrophages accelerates progression of advanced atherosclerotic lesions in Apoe-/- mice
ANNEXE 3: article 3: Influence of dendritic cells on cholesterol absorption and excretion
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