Rôle de la déméthylation active de l'ADN en réponse à l'infection dans les cellules dendritiques humaines

Abstract

Malgré la stabilité historiquement associée à la méthylation de l’ADN, cette modification épigénétique subit des changements rapides importants dans les types cellulaires plus plastiques. Par exemple, l’infection de cellules dendritiques humaines est associée à des milliers de changements dans le paysage de méthylation, principalement des pertes de méthylation dans les amplificateurs. Cette déméthylation est corrélée à l’apparition de marques actives d’histones et à l’activation des gènes à proximité. Dans la présente thèse, le rôle plus précis de cette déméthylation active a été investigué. Une étude temporelle de l’infection de cellules dendritiques par Mycobacterium tuberculosis a révélé que les changements d’expression génique et la liaison des facteurs de trancription classiquement activés en réponse à une infection bactérienne, comme les familles de NF-B et AP-1, étaient préalables aux changements de méthylation, suggérant un rôle minimal de la déméthylation dans la réponse à l’infection. D’autres résultats allaient dans le même sens, soit en inhibant TET2, une enzyme participant à la déméthylation active de l’ADN dans les cellules dendritiques via sa conversion en intermédiaires. En effet, l’impact d’une telle inhibition sur la réponse transcriptionnelle à l’infection par Salmonella typhimurium était minime. Cependant, l’inhibition de TET2 entraîne un niveau basal d’expression de cytokines pro-inflammatoires plus élevé, ce qui m’entraîne à proposer que la déméthylation puisse participer au retour à la normale post-infection. Elle pourrait également avoir une fonction dans la mémoire immunitaire innée en permettant une réponse plus rapide à une seconde infection, un phénomène surtout démontré dans les monocytes et les macrophages, mais mis en évidence dans les cellules dendritiques dans la présente thèse. Ainsi, cette étude ouvre de nombreuses perspectives dans la thérapie épigénétique contre les maladies auto-immunes, le développement de vaccins ciblant le système immunitaire inné, et l’utilisation de la méthylation de l’ADN comme biomarqueur d’infections.

DNA methylation has historically been perceived as a highly stable epigenetic modification. However, rapid and important changes in its landscape occur in cells with higher plasticity. For example, human dendritic cells infection associated with thousands of changes of DNA methylation, majoritarily losses in enhancer regions. This demethylation is correlated with gain of active histone marks and nearby gene upregulation. The present dissertation investigated the precise role of this demethylation. Firstly, a temporal study of dendritic cells infected with Mycobacterium tuberculosis revealed that gene expression changes and the classical immune transcription factors binding, such as members of the NF-B or AP-1 families, occurred prior to DNA methylation changes. This suggests a minimal function of demethylation in response to infection. Results from a TET2 inhibition an enzyme participating to active demethylation by converting 5-methylcytosine to intermediates were concordant with this hypothesis. Indeed, this inhibition has a very small impact on transcriptional response to an infection by Salmonella typhimurium. Nevertheless, the pro-inflammatory cytokine production of TET2-inhibited non-infected cells is higher. I therefore propose that demethylation might play a role in the return to basal state after an infection is cleared. It could also participate to innate immune memory by allowing cells to respond faster to a second infection. This phenomenon has especially been demonstrated in monocytes and macrophages but is also highlighted in dendritic cells in the present work. This dissertation opens numerous perspectives in epigenetic therapy of auto-immune diseases, the development of vaccines targeting the innate immune system and the use of DNA methylation as a biomarker.