Le métabolisme des macrophages

LE SYSTÈME IMMUNITAIRE

Afin de mettre l’infection virale dans un contexte plus complet, un court survol du système immunitaire humain s’impose. Le système immunitaire joue un rôle primordial pour préserver la santé des individus. Entre autres, il protège le corps contre les infections microbiennes et détruit les tumeurs. Le système immunitaire peut être divisé en deux composantes, l’immunité innée et l’immunité adaptative. Ces deux composantes sont complémentaires et essentielles pour défendre correctement l’organisme contre les pathogènes . Les cellules de l’immunité innée vont réagir rapidement à une invasion microbienne. Dans le cas d’une persistance de l’invasion, l’immunité adaptative va s’enclencher sur une période de quelques jours pour produire une réponse plus compétente et éliminer le microbe envahisseur. Figure issue de Abbas, A. K., Lichtman, A. H. & Pillai, S.,2014 .

L’immunité innée

L’immunité innée est la composante du système immunitaire qui est toujours présente chez les individus sains. Cette composante est prête à répondre rapidement à une agression. L’immunité innée se compose à la fois de facteurs cellulaires et de facteurs solubles. Les facteurs cellulaires incluent les cellules phagocytaires, comme les neutrophiles, les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques. On y retrouve également les cellules NK, les mastocytes, les basophiles et les éosinophiles. Ces cellules sont les premières à réagir à une infection et vont se coordonner avec l’immunité adaptative pour optimiser la réponse immunitaire globale. Dans les facteurs solubles de l’immunité innée, on retrouve toutes les protéines du complément qui vont faire la lyse des microorganismes ou qui facilitent l’élimination des pathogènes ayant envahi l’organisme par des cellules phagocytaires.

Afin de détecter les pathogènes qui envahissent l’organisme, le système immunitaire utilise des récepteurs pour identifier la présence de molécules conservées chez les microorganismes. L’ensemble de ces récepteurs est regroupé sous le nom de récepteurs de reconnaissance de motifs ou Pattern Recognition Receptor (PRR). Un sous-groupe de ces récepteurs est les Toll-Like Receptor (TLR). Ces TLRs peuvent reconnaître plusieurs composants de bactéries, de mycètes, de protozoaires et de virus. Plus précisément, les TLRs peuvent reconnaître certaines protéines de l’enveloppe virale, l’acide ribonucléique double brin, certains motifs de phosphorylation de l’ADN simple brin et des ARNs simple brin riches en guanosine ou en uridine. Comme plusieurs de ces récepteurs peuvent reconnaître des molécules similaires à celles de l’hôte, la localisation des TLRs est importante pour éviter une réaction auto-immunitaire. C’est pourquoi plusieurs des TLRs reconnaissant des molécules d’origine virale se retrouvent dans des endosomes. Ainsi, ils peuvent détecter les molécules d’origine virale sans réagir avec les molécules similaires de l’hôte.

Monocytes et macrophages

Les monocytes peuvent circuler dans le sang et se déplacer dans les tissus. Lorsque les monocytes pénètrent dans les tissus suite à la détection de signaux signalant la présence d’un danger, ils se différencient en cellules dendritiques ou en macrophages. Le macrophage est capable de survivre pendant plusieurs semaines dans son nouvel environnement . Le macrophage n’est pas une cellule différente du monocyte, mais est plutôt à un stade différent de différenciation de la même lignée cellulaire. Les macrophages se retrouvent dans plusieurs tissus sains du corps humain sous forme de macrophage résidents62. On en retrouve dans le cerveau sous forme de microglie, dans la peau, dans le tissu cardiaque et dans d’autres tissus du corps64. Les macrophages tissulaires ont des origines variées. Ils peuvent provenir du sac vitellin, du foie fœtal ou de la moelle osseuse. Les macrophages d’origine fœtale ont souvent des capacités prolifératives qui leur permettent de conserver une présence dans les tissus durant toute la vie de l’hôte . Les macrophages jouent plusieurs rôles dans la défense de l’hôte contre les infections microbiennes.

Ils peuvent notamment produire des cytokines pour initier ou réguler l’inflammation, ils phagocytent les pathogènes, ils nettoient les tissus des débris de cellules mortes et ils peuvent aussi initier le processus de réparation tissulaire. Tout dépendants des signaux de l’environnement dans lequel les macrophages se retrouvent, ils peuvent se polariser et exprimer des phénotypes différents. Il faut cependant faire preuve de prudence avec ces phénotypes de polarisation, car il ne s’agit pas d’une polarisation précise, mais plutôt d’un spectre sur lequel les cellules vont évoluer en fonction des signaux de leur environnement.

Le premier phénotype est obtenu in vitro par la différenciation de monocytes en macrophages avec seulement la présence de M-CSF et en l’absence de cytokines de différenciation. Il est nommé phénotype M0.

Le second phénotype est la polarisation de type M1. Cette polarisation a lieu lorsque le macrophage est exposé à des signaux provenant de récepteurs de l’immunité innée, comme les TLRs et par des cytokines pro-inflammatoires, comme l’IFN-. L’exposition au « Granulocyte Macrophage-Colony Stimulating Factor » (GM-CSF), qui est un facteur de croissance du macrophage, favorise la polarisation de type M169.

Ce phénotype est principalement impliqué dans l’initiation ou l’exacerbation de l’inflammation et dans l’élimination des pathogènes lors d’une infection. Les macrophages de type M1 produiraient du TNF et d’autres molécules pro-inflammatoires qui sont relâchées dans l’environnement du macrophage .

Le métabolisme des macrophages est modifié lors de la présence de signaux d’activation. La cellule diminue son taux de phosphorylation oxydative pour privilégier la glycolyse. La glycolyse est un moyen moins efficace, mais plus rapide pour la cellule de produire de l’énergie .

Table des matières

RÉSUMÉ
ABSTRACT
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ABRÉVIATIONS
REMERCIEMENTS
1. INTRODUCTION
1.1 LE VIRUS ZIKA
1.1.1 Historique et éclosion
1.1.2 Transmission
1.1.3 Pathologie
1.1.4 Le génome viral
1.1.5 Les protéines virales
1.1.6 La structure du virion
1.1.7 Cycle de réplication
1.1.8 Les cellules cibles connues
1.2 LE SYSTÈME IMMUNITAIRE
1.2.1 L’immunité innée
1.2.2 Monocytes et macrophages
1.2.3 Fonctions antimicrobiennes du macrophage
1.2.4 Interférons et cytokines antivirales
1.2.5 Immunité adaptative
1.3 LE VIH-1
1.3.1 Génome et protéines
1.3.2 Cycle viral
1.3.3 Co-infection
2. HYPOTHÈSES ET OBJECTIFS DE RECHERCHE
3. MATÉRIEL ET MÉTHODES
3.1 VIRUS UTILISÉS ET AMPLIFICATION
3.1.1 Zika
3.1.2 VIH-1
3.2 ANALYSE DE LA PRODUCTION VIRALE
3.3 ISOLEMENT DES CELLULES
3.3.1 Cellules NK
3.3.2 Lymphocytes T CD4+
3.3.3 Monocytes
3.3.4 Neutrophiles
3.3.5 Macrophages
3.4 INFECTION DES CELLULES
3.5 QUANTIFICATION DE L’ARN VIRAL DANS LES CELLULES
3.5.1 Extraction d’ARN
3.5.2 qRT-PCR
3.6 TRANSFERT VIRAL ENTRE LES NEUTROPHILES ET LES MDMS
3.7 MICROSCOPIE À FLUORESCENCE
3.8 TEST DE VIABILITÉ
3.9 CYTOMÉTRIE EN FLUX
3.10 ELISA
3.11 EFFET DU VIH-1 SUR LE VIRUS ZIKA
3.12 EFFET DU VIRUS ZIKA SUR LE VIH-1
3.13 ANALYSE STATISTIQUE
4. RÉSULTATS
4.1 SUSCEPTIBILITÉ DES CELLULES AU VIRUS ZIKA
4.1.1 Monocytes
4.1.2 Lymphocytes T CD4+
4.1.3 Cellules NK
4.1.4 Macrophages
4.2 TAUX D’INFECTION DES MDMS PAR LES DIFFÉRENTES SOUCHES DU VIRUS ZIKA
4.3 EFFET DE L’INFECTION DES CELLULES SUR LEUR VIABILITÉ
4.3.1 Modulation du métabolisme cellulaire suite à une infection par le virus Zika
4.3.2 Observation en microscopie de cellules infectées
4.4 TRANSFERT VIRAL ENTRE DIFFÉRENTES CELLULES IMMUNITAIRES
4.5 IMPACT DE L’AUTOPHAGIE SUR LA RÉPLICATION VIRALE
4.6 INTERACTION ENTRE LE VIH-1 ET LE VIRUS ZIKA DANS LES MDMS
4.6.1 RÔLE DE L’INTERFÉRON DE TYPE I DANS L’INFECTION PAR LE VIRUS ZIKA
4.7 EFFET DU VIRUS ZIKA SUR LE VIH-1
4.8 INHIBITION DE LA SIGNALISATION DES RÉCEPTEURS DE L’INTERFÉRON
5. DISCUSSION
5.1 CELLULES SUSCEPTIBLES À L’INFECTION
5.1.1 Macrophages
5.2 IMPLICATION DE L’AUTOPHAGIE SUR L’INFECTION
5.3 EFFET DU VIRUS ZIKA SUR LE VIH-1
5.4 EFFET DU VIH-1 SUR LE VIRUS ZIKA
5.5 RÔLE DE L’INTERFÉRON DANS L’INFECTION
6. CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

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