Caractérisation moléculaire et fonctionnelle de la syntaxine 11 et de son partenaire MUNC18-2, impliqués dans la lymphohistiocytose familiale
Institution:
Paris 5Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Familial hemophagocytic lymphohistiocytosis (FHL) is a genetically heterogeneous autosomal recessive immune disorder characterized by the occurrence of uncontrolled activation of lymphocytes and macrophages infiltrating multiple organs. Disease-causing mutations in the perforine (FHL2), Munc13-4 (FHL3) and syntaxin 11 (FHL4) genes have been identified in individuals with FHL. This study shows that the gene encoding for the syntaxin-binding proteins 2 (STXBP2, also known as Munc18-2) is mutated in a subset of patients with FHL, designated as FHL5. Lymphobasts isolated from these patients have a severe decreased in Munc18-2 expression. NK cells exhibited impaired cytotoxic granules exocytosis although perforin-containing granules were able to polarize toward the immunological synapse. This defect could be overcome by ectopic expression of wild type Munc18-2. Furthermore, this work provide evidence that syntaxin 11 is the main partner of Munc18-2 in lymphocytes, as its expression required the presence of Munc18-2. These data indicate that Munc18-2 is required at a late step of the secretory pathway for the release of cytotoxic granules by binding to syntaxin 11, which deficiency also causes FHL. Moreover, some FHL5 patients associate to their immune disturbance an intestinal disorder. This additional phenotype strongly suggests that Munc18-2 has a non-redundant function in gut epithelial cells. Munc18-2 is localized to the apical membrane of intestinal epithelial cells and seems to regulate the fusion of intracellular compartments to the plasma membrane. The function of Munc18-2 in the polarization and intracellular trafficking of epithelial cells was thus investigated using Caco2 cell line in which Munc18-2 gene was silenced. So far, no precise role of Munc18-2 in intestinal cell can be evidenced. Beside the fundamental interest of this study in understanding the molecular mechanisms regulating the exocytic machinery from different cells, our work contributes to a better understanding of the pathophysiology of the LHF and its intestinal expression when resulting from Munc18-2 deficiency.
Abstract FR:
La Lymphohistiocytose Familiale (LHF) est une pathologie immunitaire de transmission autosomique récessive. Elle est caractérisée par une activation lymphocytaire et macrophagique exagérée, ces cellules infiltrant les différents organes du patient et les détruisant en produisant de grandes quantités de cytokines inflammatoires. Chez les patients atteints de LHF, des défauts en perforine (LHF2), Munc13-4 (LHF3) et syntaxine 11 (LHF4) ont été précédemment décrits. Ces gènes codent pour des protéines impliquées dans lʼactivité cytotoxique des lymphocytes T et des cellules natural killer (NK). Mon travail de thèse permet de montrer que le gène codant pour la protéine Munc18-2 (ou syntaxin-binding protein 2, STXBP2) est muté chez un certain nombre de patients présentant une LHF, permettant la caractérisation dʼune nouvelle forme génétique dénommée LHF de type 5 (FHL5). Les lymphoblastes de ces patients ont une expression fortement diminuée ou indétectable de la protéine Munc18-2. Un défaut dʼexocytose des granules cytotoxiques est mis en évidence dans les cellules NK de patients, après que les granules ont polarisé au niveau de la synapse immunologique. Ce défaut est complémenté par lʼexpression ectopique de Munc18-2. Nous montrons également que la syntaxine 11 est le principal partenaire de Munc18-2 dans les lymphocytes, son expression stable nécessitant la présence de Munc18-2. Certains patients présentant une LHF5 et associant à leur désordre immunitaire une pathologie intestinale, nous ont fait rechercher un rôle de Munc18-2 au niveau des les cellules épithéliales de lʼintestin. Munc18-2 est localisé à la membrane apicale des cellules épithéliales intestinales et il pourrait ainsi réguler la fusion de compartiments intracellulaires avec la membrane plasmique. Pour approcher le rôle de Munc18-2 dans la polarisation et le trafic intracellulaire des cellules épithéliales de lʼintestin, nous avons utilisé la lignée Caco2 dans laquelle nous avons éteint lʼexpression de Munc18-2. Cependant, nos résultats ne permettent pas à lʼheure actuelle de définir un rôle précis de Munc18-2 au niveau de lʼintestin à lʼaide de cette lignée de cellules épithéliales, probablement du fait dʼune expression résiduelle de la protéine. Notre travail permet donc dʼidentifier un défaut en Munc18-2 à lʼorigine de la LHF5 et un rôle essentiel de cette protéine à une étape tardive de la voie de sécrétion des granules cytotoxiques en sʼassociant à la syntaxine 11, elle-même responsable dʼune forme génétique de LHF. Outre lʼintérêt fondamental que représente la compréhension des mécanismes dʼexocytose, notre travail participe à une meilleure compréhension de la physiopathologie de la lymphohistiocytose familiale et de sa composante intestinale lorsquʼelle résulte dʼun défaut en Munc18-2.