Caractérisation des fonctions immunomodulatrices de la Cardiotrophin-Like Cytokine

Abstract

La Cardiotrophin-Like Cytokine (CLCF1) est une cytokine de la famille de l’IL-6 connue principalement pour ses fonctions neurotrophiques médiées par l’activation du récepteur au CNTF (CNTFR). Contrairement à son homologue le CNTF, CLCF1 est efficacement sécrété des cellules sous forme de cytokine composite avec le récepteur soluble CRLF1. Des mutations dans les gènes codants pour CLCF1 ou son partenaire de sécrétion le CRLF1 mènent au développement des syndromes CISS et Crisponi, deux syndromes sévères comprenant des phénotypes complexes similaires. L’étude des phénotypes des patients CISS et Crisponi a mené à l’hypothèse de l’existence d’importantes fonctions non redondantes de CLCF1 dans le développement et la régulation du système immunitaire.

Afin de caractériser les activités immunomodulatrices de cette cytokine, nous avons initialement étudié les rôles de CLCF1 dans l’hématopoïèse. Nous avons observé que CLCF1 stimule la prolifération des cellules hématopoïétiques multipotentes et induit l’expansion de celles-ci en absence d’autres facteurs de croissance. In vivo, l’administration de la cytokine a fortement accéléré la reconstitution des cellules myéloïdes dans un modèle de transplantation congénique de moelle osseuse. Ces résultats suggèrent des rôles jusqu’alors non identifiés de CLCF1 dans la régulation de la myélopoïèse. Dans une étude subséquente, nous avons évalué la capacité de CLCF1 à moduler l’activation des cellules myéloïdes. Pour ce faire, nous avons étudié l’impact de CLCF1 sur la différenciation et la fonction des macrophages. Au cours de ce projet, nous avons déterminé que CLCF1 1) active les voies de signalisation JAK/STAT dans les macrophages dérivés de la moelle osseuse (BMDM), 2) induit l’augmentation de l’expression du récepteur éboueur SR-A1 et 3) favorise la formation des cellules spumeuses proathérogènes. Ensemble, ces résultats indiquent que CLCF1 pourrait être une nouvelle cible thérapeutique à étudier dans des modèles précliniques d’athérosclérose. Alors que CLCF1 a auparavant été présenté comme un facteur de stimulation des lymphocytes B, les résultats contenus dans les deux premiers articles de cette thèse suggèrent des fonctions biologiques dans la formation et la régulation des cellules myéloïdes.

Parallèlement, nous avons défini de nouvelles interactions biochimiques entre CLCF1 et les lipoprotéines plasmatiques. Nous avons notamment démontré l’existence de complexes entre CLCF1 et l’apolipoprotéine E ainsi qu’avec les lipoprotéines de basse et de très basse densité. De manière intéressante, notre étude indique que les activités biologiques de CLCF1 sont modulées par des lipoprotéines de très basse densité. Ces résultats révèlent une interaction directe entre les lipoprotéines et les cytokines et suggèrent que certaines composantes métaboliques sont en mesure de moduler les fonctions immunes des cytokines.

Les résultats présentés dans cette thèse ont ainsi mené à une meilleure compréhension des propriétés immunomodulatrices de la Cardiotrophin-Like cytokine et de son potentiel d’applications thérapeutiques.

Cardiotrophin-Like Cytokine (CLCF1) is a cytokine of the IL-6 family recognized primarily for its neurotrophic functions mediated by CNTF receptor activation (CNTFR). In contrast to its counterpart CNTF, CLCF1 is efficiently secreted as a composite cytokine with the soluble receptor CRLF1. Mutations in the genes encoding for CLCF1 or its secretion partner CRLF1 lead to the development of CISS and Crisponi syndromes, two severe conditions associated with complex overlapping phenotypes. Studying patients’ phenotypes led us to hypothesize important, non-redundant CLCF1 functions in the development and regulation of the immune system.

To characterize the immunomodulatory properties of this cytokine, we first studied the roles of CLCF1 in hematopoiesis. We observed that CLCF1 stimulates the proliferation of multipotent hematopoietic cells and induces their expansion in absence of other growth factors. In vivo, administration of the cytokine accelerated myeloid cell reconstitution in a model of congenic bone marrow transplantation. These results therefore suggest yet-unidentified roles for CLCF1 in myelopoiesis regulation. In a subsequent study, we assessed the ability of CLCF1 to modulate myeloid cell activation. Assessing the impact of CLCF1 on macrophages functions and differentiation, we determined that CLCF1 1) activates JAK/STAT signaling pathways in bone marrow-derived macrophages (BMDM), 2) induces the upregulation of scavenger receptor SR-A1 expression and 3) promotes the formation of pro-atherogenic foam cells. Altogether, these results indicate that CLCF1 may constitute a novel and attractive therapeutic target to be investigated in preclinical models of atherosclerosis. While CLCF1 has previously been recognized as a B-cell stimulating factor, the results presented in the first two articles of this thesis indicate biological functions for CLCF1 in the formation and regulation of myeloid cells.

In parallel, we defined new biochemical interactions between CLCF1 and plasma lipoproteins. In particular, we have demonstrated the existence of complexes between CLCF1, apolipoprotein E, low- and very low-density lipoproteins. Furthermore, we observed that CLCF1 biological activities are modulated by very low-density lipoproteins. These results provide evidence of direct interactions between lipoproteins and cytokines and suggest that certain metabolic components modulate the immune functions of type I cytokines.

In conclusion, the results summarized in this thesis have improved our understanding of CLCF1 immunomodulatory properties and of its potential therapeutic applications.