Impact de l’expression de l’isoforme p35 de la chaîne invariante humaine chez des souris déficientes en CD74 endogène

Abstract

La chaîne invariante (Ii ; CD74) est une protéine membranaire de type II qui joue un rôle majeur dans la présentation antigénique. Dans le réticulum endoplasmique (RE), Ii favorise l’assemblage du CMH II et prévient la liaison indésirable de polypeptides. Grâce à son motif di-leucine, la chaîne invariante cible le CMH II dans les endosomes. Une fois dans ces compartiments acides, Ii est dégradé, permettant la liaison de peptides de forte affinité qui seront ensuite présentés aux cellules T CD4+. Chez les souris déficientes en Ii murin (mIi), le CMH II présente une conformation non compacte typique des molécules vides ou liées faiblement à un peptide. Le transport du CMH II est aberrant ce qui conduit à une réduction de son expression en surface ainsi qu’à un défaut de présentation antigénique. De plus, Ii diversifie le répertoire de peptides et assure la sélection thymique des cellules T CD4+. Enfin, il a un rôle dans la maturation des cellules B et les souris déficientes en Ii présentent des nombres réduits de cellules B matures folliculaires (FO). L’isoforme mineure humaine p35 (Iip35) n’existe pas chez la souris et possède une extension cytoplasmique de 16 acides aminés contenant un motif R-x-R de rétention dans le RE. La sortie du RE est conditionnelle à la liaison du CMH II qui permet de masquer le motif de rétention. Iip35 agit comme dominant et impose la rétention aux autres isoformes d’Ii. Cependant, le rôle physiologique du motif R-x-R et, plus globalement, celui d’Iip35, demeurent nébuleux. Pour mieux cerner la fonction d’Iip35, nous avons généré des souris transgéniques (Tg) exprimant l’isoforme humaine Iip35 et avons analysé la conformation et le trafic du CMH II, la sélection thymique et la maturation des cellules B ainsi que la présentation antigénique. Nos résultats ont démontré qu’Iip35 favorise l’assemblage du CMH II dans le RE. Il induit également une conformation compacte du CMH II et augmente l’expression du CMH II en surface. De plus, Iip35 cible le CMH II dans les endosomes où un peptide de forte affinité se lie dans la niche peptidique. Par ailleurs, Iip35 diversifie le répertoire de peptides et rétablit totalement la sélection des cellules T CD4+ ainsi que le niveau d’expression du TCR de ces dernières. Iip35 restaure également la présentation antigénique de l’ovalbumine dont la présentation requiert l’expression d’Ii. Par contre, Iip35 rétablit la présentation des superantigènes mais à un niveau moindre que celui des souris sauvages. Ensuite, Iip35 permet le rétablissement de la sélection des cellules iNKT démontrant qu’il assiste la présentation des lipides par les molécules CD1d. Enfin, les résultats ont démontré qu’Iip35 restaure le développement des cellules B matures folliculaires (FO) mais pas celui des cellules B de la zone marginale. Ceci suggère qu’Iip35 est capable d’induire le développement des cellules FO sans stimulation préalable par le MIF (macrophage migration inhibitory factor). Ainsi, l’ensemble de ces résultats démontre qu’Iip35 est fonctionnel et assure la majorité des fonctions d’Ii. Cependant, Iip35 ne remplace pas mIi endogène concernant la maturation des cellules B MZ suggérant qu’il pourrait avoir un rôle de régulateur.

The invariant chain (Ii; CD74) is a type II membrane protein which plays a key role in antigen presentation as well as acting as a receptor for the cytokine MIF (macrophage migration inhibitory factor). In the endoplasmic reticulum (ER), Ii assists the folding of MHC II and prevents the loading of nascent polypeptides in the peptide-binding groove. Di-leucine-like motifs contained in the Ii cytoplasmic tail target the MHC II-Ii complexes in the endocytic pathway. Once in low pH-endosomes, Ii is degraded allowing the binding of a high affinity peptide which is then presented on cell surface to CD4+ T cells. In Ii deficient mice, MHC II displays a “floppy” conformation typical of empty molecules or is loosely bound with peptides. The transport is aberrant leading to decreased surface expression of MHC II and defective antigenic presentation. Also, the lack of Ii restricts the peptide repertoire and impairs thymic selection of CD4+ T cells. Moreover, Ii regulates B cells maturation and Ii deficient mice display reduced numbers of mature follicular B cells (FO). The human minor p35 isoform (Iip35) does not exist in mice and displays a 16 amino acids N-terminal cytoplasmic extension containing a di-arginine (R-x-R) motif causing ER retention and acting as dominant in heterotrimeric complexes with Iip33. Upon binding to MHC II, the retention motif is masked, which allows the complexes to egress from the ER. The physiological role of the R-x-R motif is poorly understood. To shed light on Iip35 function, we generated transgenic mice expressing Iip35 and analyzed the conformation and traffic of MHC II, the thymic selection and the development of B cells as well as the antigenic presentation. Our results showed that Iip35 generates an MHC II in the right conformation and increases MHC II surface expression. Also, Iip35 targets MHC II into endosomes where high affinity peptides bind to the groove. We also showed that Iip35 diversifies the peptide repertoire and fully restores thymic selection of CD4+ T cells as well as the TCR levels on these cells. Then, Iip35 ensures presentation of the Ii-dependent antigen ovalbumin but does not totally rescue the presentation of superantigens. Interestingly, thymic selection of the iNKT cells is fully restored showing that Iip35 assists with lipids presentation by CD1d. Finally, Iip35 allows B cells to develope into FO B cells but does not support marginal zone (MZ) B cells maturation. This result suggests that MIF stimulation is not a prerequisite for FO B cells development. Altogether, these results showed that Iip35 is functional and has most of the CD74 functions. However, it cannot replace the endogenous Ii regarding the MZ B cells maturation suggesting that Iip35 could have regulatory functions by modulating the development of some cells.