L'homodimérisation du CD40 et son implication indirecte dans l'asthme allergique

Abstract

Le CD40, membre de la famille des récepteurs de TNFs (TNFRs), est une glycoprotéine transmembranaire de type I, exprimée à la surface des cellules hématopoïétiques et non hématopoïétiques. Son principal ligand, le CD154, appartient à la famille des TNFs (Tumor necrosis factor). Le CD154 trimérique non covalent sous sa forme soluble ou membranaire se lie au CD40 normalement monomérique et induit son oligomérisation ainsi que son homodimérisation. Actuellement, il est bien connu que le CD154 se lie à trois autres récepteurs qui appartiennent à la famille des intégrines : le αIIbβ3, le α5β1, et le αMβ2 (Mac-1). L’interaction CD40/CD154 joue un rôle primordial dans la régulation de la réponse immunitaire. D’autre part, des études ont montré que ce couple est surexprimé et cette interaction est amplifiée dans les maladies inflammatoires et auto-immunes, telle que l’asthme allergique. Plusieurs études ont démontré l’effet bénéfique du blocage de cette liaison, dans divers maladies. Actuellement, le blocage de cet axe est une stratégie ciblée afin d’élaborer de nouvelles immunothérapies. Cependant, il s’est avéré comme ayant plusieurs effets secondaires. C’est pourquoi nous avons pensé à l’homodimérisation du CD40, afin d’étudier les effets de son inhibition. Notre équipe a déjà démontré que la cystéine 238 (Cys238) de la partie intracellulaire du CD40 est responsable de la formation du pont disulfure (db) et ainsi la formation du CD40 homodimérique. De plus, l’utilisation de l’antioxydant N-acétyle-cystéine (NAC) inhibe cette homodimérisation. Donc les ROS (reactive oxygen species) pourraient être impliqué dans la formation des CD40 homodimères. Il est important de noter que la source majeure intracellulaire des ROS est la NADPH Oxydase (NOX). D’où découle notre hypothèse que l’homodimérisation du CD40 nécessite des signaux spécifiques impliqués dans la production des ROS, et cette homodimérisation pourrait être impliquée dans le développement de maladies inflammatoires ou auto-immunes, telle que l’asthme. Afin de confirmer notre hypothèse nos objectifs sont : 1) Déterminer les voies de signalisations requises pour la formation du CD40 homodimère. 2) Déterminer si le CD40 est le seul récepteur impliqué dans le développement de l’asthme. En effet, nous avons générer un modèle murin d’asthme allergique sensibilisé à l’ovalbumine. Au cours de ce projet, nos résultats ont démontré l’implication des ROS et des NOX dans la formation des db-CD40 homodimères. En effet, les NOX produisent les ROS qui à leur tour oxydent la Cys238. Par ailleurs, dans cette étude, nous avons montré que le blocage de la liaison CD40/CD154 par les anticorps anti-CD154 (MR1) ou anti-CD40 (FGK) attenue l’asthme chez les souris immunisées à l’ovalbumine. En effet, suite à l’administration intratrachéale de ces anticorps, l’influx cellulaire est inhibée, l’AHR (airway hyperresponsiveness) induite par la méthacholine est atténuée, et les niveaux d’IgE dans les lavages broncho-alvéolaires (BAL) sont fortement diminués.

The CD40 is a member of the TNF receptor family. It is a type I transmembrane glycoprotein, expressed on the surface of hematopoietic and non-hematopoietic cells. Its main ligand, the CD154, belongs to the Tumor necrosis factors (TNFs) superfamily. The trimeric soluble or membrane CD154 binds to the monomeric CD40 and induces its oligomerization as well as its homodimerization. It is well known that CD154 binds to three other receptors belonging to the family of integrins: αIIbβ3, α5β1, and αMβ2 (Mac-1). The interaction of CD40/CD154 plays a key role in the regulation of the immune response. On the other hand, studies have shown that this couple is overexpressed and this interaction is amplified in inflammatory and autoimmune diseases, such as allergic asthma. In addition, several studies have demonstrated the beneficial effect of blocking the binding of CD40 to its major ligand CD154, in various diseases. Currently, blocking this axis is a targeted strategy to develop new immunotherapies, however, it has several side effects. That’s why we have focused on the homodimerization of CD40, in order to study the effects of its inhibition. Our group has already demonstrated that cysteine 238 (Cys238) from the intracellular domain of the CD40 mediates the formation of disulfide bond CD40 homodimer (db-CD40). Furthermore, the use of the antioxidant NAC inhibits this homodimerization. Thus, the ROS could be involved in the formation of CD40 homodimers. Moreover, it’s important to note that NADPH Oxidase (NOX) is the major intracellular source of ROS. So, we hypothesize that the homodimerization of CD40 requires specific signals involved in the production of ROS, and this homodimerization could lead to the development of diseases such as allergic asthma. In order to confirm it, our objectives are to: 1) Determine the signaling pathways required for the formation of the CD40 homodimer. 2) Determine if CD40 is the only receptor involved in the development of allergic asthma. Indeed, we have generated an allergic mice model, sensitized to ovalbumine. In this project, our results have demonstrated the involvement of ROS and NOX in the formation of db-CD40 homodimer. Indeed, NOX produces ROS that oxidize Cys238. Moreover, we have shown that blocking the interaction CD40/CD154 attenuates asthma in ovalbumin-sensitized mice. In fact, intratracheal administration of MR-1 (anti-CD154) or FGK (anti-CD40) antibodies significantly decrease cellular influx to the airways, and attenuated the development of Methacholine induced AHR. In addition, treatment with either MR-1 or FGK locally abrogated IgE class switching.