Vav1 contrôle le développement des lymphocytes T régulateurs et des maladies d'origine immune
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
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Abstract EN:
Autoimmune and allergic diseases are multifactorial diseases resulting from complex interactions between genetic and environmental factors. Human genetic studies are hampered by the genetic heterogeneity of human population and the variability of environment. Our team has developed a rat model to investigate the genetic control of immune diseases. This model is based on two rat strains, BN and LEW, which are different for their immune responses. These differences are associated with opposite susceptibility to autoimmune and allergic diseases. LEW rats are susceptible, and BN rats resistant, to type-1-mediated autoimmune diseases, like experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), an animal model of multiple sclerosis (MS). Conversely, BN rats are susceptible, and LEW rats resistant, to type-2-mediated allergic disorders induced by heavy metal injections. Genetic studies in this model have identified at the acrocentric tip of chromosome 9 (c9), a region that controls the susceptibility to central nervous system inflammation (locus Eae4) and the susceptibility to heavy metal-triggered immune disorders (locus Iresp3). This region also controls the level of CD45RC expression on T cells. This level defines subsets of T lymphocytes (CD45RChigh and CD45RClow) that are characterized by different cytokinic profiles and functions. The colocalization of these three loci suggests that this region contains a gene or set of genes that plays a major role in the control of immune system homeostasis. During my thesis, genetic dissection of these loci using rat congenic and sub-congenic lines led to narrow down Iresp3 and Cdexp1 to a 117 kb region and Eae4 to a 1cM region that includes Iresp3 and Cdexp1. We further demonstrated that, in basal conditions, the 117 kb region controls the absolute number and proportion of regulatory Foxp3+ T cell population (Treg) (locus Fort1). The haplotypic maps of six rat strains allowed us to associate R63W polymorphism in exon 1 of Vav1 with a decreased expression of type 1 cytokines and an increased proportion and number of Treg. . In vitro studies showed that the R63W polymorphism impacts the cellular amount of Vav1 protein and its function. In fact, the Vav1-63W variant was responsible for a 4 fold reduction of Vav1 protein and for Vav1 constitutive activation, revealed by its tyrosine hyperphosphorylation and increased guanine nucleotide exchange factor activity. Moreover, Vav1-63W is increased by 4 fold as compared to Vav1-63R. Vav1-63W is also associated with a decrease of calcium flux after TCR engagement, which may be related to the decrease in the total amount of Vav1 and thus to the decrease of cellular Vav1 adaptor capacity. Finally, human studies of the orthologous gene showed the association of an haplotype in intron 1 of VAV1 with MS. This work demonstrates the power of translational researches going from animal models to human pathology and suggests that alterations in Vav1 signaling could be a new target for the management and treatment of immune diseases such as MS.
Abstract FR:
Les maladies auto-immunes et allergiques sont des maladies multifactorielles. Elles résultent d'interactions complexes entre des facteurs génétiques et environnementaux. L'identification des gènes impliqués dans la sensibilité à ces maladies est rendue difficile par l'hétérogénéité génétique des populations et la variabilité de l'environnement. Notre laboratoire a développé un modèle de choix sans équivalent chez la souris pour étudier le contrôle génétique de ces maladies immunes multifactorielles en pathologie expérimentale. Ce modèle est représenté par deux souches de rats, Lewis (LEW) et Brown-Norway (BN), qui sont génétiquement prédisposés à développer des types de réponses immunes différentes. Ces différences sont associées à des sensibilités opposées vis-à-vis des maladies auto-immunes et des manifestations allergiques. Le rat LEW est sensible, et le rat BN résistant, aux maladies auto-immunes de type 1, comme l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), modèle de sclérose en plaques (SEP). En revanche, le rat BN développe des désordres allergiques de type 2 après injections chroniques de sels de métaux lourds, alors que le rat LEW est résistant à l'induction de ces désordres. Les études génétiques dans ce modèle ont identifié à l'extrémité acrocentrique du chromosome 9, une région contrôlant la sensibilité à l'inflammation du système nerveux central (locus Eae4) et aux manifestations allergiques induites par les sels de métaux lourds (locus Iresp3). La co-localisation de ces loci suggère que cette région contient un gène ou cluster de gènes jouant un rôle majeur dans l'homéostasie du système immunitaire. Au cours de ma thèse, la dissection génétique de ces loci à l'aide de lignées et sous-lignées congéniques de rats m'a permis d'affiner la localisation du locus Iresp3 à 117 kb et du locus Eae4 à 1cM. J'ai montré que la région de 117 Kb contrôle la proportion et le nombre absolu des lymphocytes T régulateurs Foxp3+ (Treg) (locus Fort1). Par cartographie haplotypique de six souches de rats, le polymorphisme codant pour la mutation p. Arg63Trp dans l'exon 1 de Vav,1 a été associé au niveau d' expression des cytokines de type 1, et à la proportion des Treg au sein des LT CD4. Les études cellulaires réalisées in vitro ont montré que le polymorphisme R63W a un impact fonctionnel et quantitatif majeur sur la protéine Vav1. Le variant Vav1-63W est associé à une faible quantité protéique, à une hyperphosphorylation des tyrosines et a une augmentation de l'activité "facteur d'échange guanidique" de Vav1. Nous avons aussi montré que ce variant est associé à une réduction du flux calcique dans les LT activés, phénomène probablement lié à une réduction de l'activité adaptatrice du Vav1. Enfin, l'étude du gène orthologue chez l'homme a montré une association entre un haplotype de l'intron 1 de VAV1 et la sensibilité à la sclérose en plaques (SEP). Ce travail souligne l'intérêt des recherches translationnelles allant des modèles expérimentaux à la pathologie humaine. Les résultats obtenus ouvrent de nouvelles possibilités d'études sur le rôle des voies cellulaires mettant en jeu Vav1 dans les cellules du système immunitaire avec à terme de possibles retombées pour le traitement des maladies immunes, notamment de la SEP.