Le mécanisme de protection de l’axe intrinsèque glutation/mitochondrie-IL-22 des cellules TH17 contre l’inflammation intestinale

Introduction

L’intestin produit une grande quantité de radicaux libres (ROS), et le rôle des mécanismes antioxydants des cellules T dans le maintien de l’homéostasie intestinale reste incertain. Cet article examine l’impact de la suppression spécifique de la glutamate-cystéine ligase (GCLC) dans les cellules T sur la synthèse du glutation (GSH), et explore par la suite l’importance de l’IL-22 des cellules TH17 dans la protection intestinale. Dans des conditions de stabilité, une carence en GCLC ne modifie pas la sécrétion de cytokines ; cependant, après une infection par la bactérie pathogène Citrobacter rodentium chez la souris, l’augmentation des ROS altère la fonction mitochondriale et l’expression des gènes mitochondriaux entraînée par TFAM, conduisant à une diminution du niveau d’ATP cellulaire, inhibant ainsi la voie PI3K/AKT/mTOR et réduisant la traduction de l’IL-22. De faibles niveaux d’IL-22 entraînent une élimination bactérienne inefficace, des dommages intestinaux graves et une mortalité élevée. Ces découvertes révèlent que le GSH intrinsèque des cellules TH17 joue un rôle important dans la promotion de la fonction mitochondriale et de la signalisation cellulaire, ce qui est crucial pour l’intégrité intestinale et la défense contre les infections intestinales.

Informations sur la publication

Cet article a été rédigé par Lynn Bonetti, Veronika Horkova, Melanie Grusdat et plusieurs autres auteurs, affiliés à divers instituts tels que le département des infections et de l’immunité de l’Institut de santé au Luxembourg, le centre de biomédecine systémique de l’Université du Luxembourg, l’Institut de recherche en immunologie expérimentale de l’Université de Zurich, et l’école de santé publique de Yale. L’article a été publié dans le numéro du 6 août 2024 de la revue « Cell Metabolism », dont le facteur d’impact est de 36.

Détails de la méthodologie

1. Processus de recherche :

a) Modèles expérimentaux et traitements : Utilisation de modèles murins avec une suppression spécifique du gène GCLC (cd4cre-gclcfl/fl) pour étudier l’impact du glutation sur l’inflammation intestinale. L’inflammation est induite par l’infection avec Citrobacter rodentium, et les souris sont réparties en groupes infectés et non infectés, avec des études menées aux jours 7 et 12 post-infection.

b) Analyses cellulaires et moléculaires : - Réaction antioxydante : Analyse par cytométrie en flux (FCA) pour évaluer le niveau de thiols dans les cellules T CD4+ de la lamina propria après infection, mesurant l’augmentation du glutation intracellulaire (GSH). - Fonction mitochondriale : Évaluation des niveaux de ROS mitochondriaux et de leur impact sur la production d’ATP, mesure de l’activité mitochondriale par le taux de consommation d’oxygène (OCR), et analyse de l’impact des ROS sur l’expression des gènes de la chaîne de transport des électrons (ETC).

c) Analyses de cytokines : Détection de l’expression des cytokines IL-17 et IL-22 dans les cellules T CD4+ intestinales de différentes cohortes de souris, en mettant particulièrement l’accent sur les changements sous condition infectieuse.

d) Traitement antioxydant : Évaluation des effets de l’antioxydant NAC (N-acétylcystéine) administré dans l’eau de boisson sur la restauration de la fonction mitochondriale et la production d’IL-22 chez des souris déficientes en GCLC.

e) Expérience de différenciation cellulaire : Culture in vitro de cellules TH17 pour vérifier le mécanisme par lequel la production d’IL-17 et d’IL-22 est influencée par le GSH.

f) Expériences de restauration de l’expression génique : Utilisation de modèles murins transgéniques portant des promoteurs d’expression d’IL-22 ou d’IL-17 pour explorer plus en détail l’impact de la déficience en GCLC sur les cellules TH17 dans le cadre de l’infection intestinale.

2. Résultats de l’étude :

a) Relation entre la réaction antioxydante et la mortalité : Les analyses par cytométrie en flux montrent une augmentation des niveaux de GSH dans les cellules T post-infection, avec un maintien des ROS à un faible niveau. La carence en GCLC réduit la capacité tampon des ROS, augmentant ainsi la mortalité et les dommages intestinaux chez les souris infectées.

b) Élimination bactérienne et rôle de l’IL-22 : La déficience en GCLC réduit la production d’IL-22, nuisant à l’élimination bactérienne. L’administration de NAC restaure efficacement les niveaux de ROS et la fonction mitochondriale, maintenant la génération d’IL-22 chez les souris déficientes en GCLC.

c) Dommages intestinaux et mécanismes de protection : - Détérioration de la structure intestinale : Les souris déficientes en GCLC montrent des ulcérations intestinales et un raccourcissement important post-infection, avec une perte des cryptes et une nécrose épithéliale sévère. - Mécanismes de réparation : Le traitement avec l’antioxydant NAC et l’administration d’IL-22 recombinante rétablissent efficacement la structure intestinale des souris déficientes en GCLC, démontrant le rôle crucial de l’IL-22 dans le maintien de l’intégrité intestinale.

d) Régulation de l’expression génique et mécanismes : Le séquençage de l’ARN indique que la déficience en GCLC diminue l’activité de la voie PI3K/AKT/mTOR, affectant l’expression du gène mitochondrial TFAM, réduisant ainsi les niveaux d’ATP et inhibant la traduction de la protéine IL-22, plutôt que la transcription de son ARNm.

e) Études de corrélation clinique : L’analyse des échantillons de patients atteints de MII (maladie inflammatoire de l’intestin) montre une corrélation positive entre l’expression de GCLC et celle de gènes liés à l’intégrité intestinale, notamment les expressions d’IL-22 et de Claudin (protéines de jonction serrée).

Conclusions et signification importante de l’étude

Cette étude révèle le rôle clé de l’axe GSH/mitochondries-IL-22 intrinsèque aux cellules TH17 dans la protection de l’intestin contre les infections bactériennes, en découvrant les liens entre la régulation des ROS, la fonction mitochondriale et la traduction de la protéine IL-22. Elle offre non seulement de nouvelles perspectives sur les mécanismes antioxydants des cellules T dans l’inflammation intestinale, mais fournit également un fondement théorique pour explorer de nouvelles stratégies de traitement des MII en régulant l’utilisation des antioxydants pour améliorer la fonction des cellules TH17 et protéger l’intégrité intestinale. De plus, cette recherche suggère que la régulation fine au niveau mitochondrial pourrait être d’une importance cruciale pour de nombreuses autres fonctions cellulaires et maladies, méritant une exploration plus approfondie.

Points forts de l’étude

1. Découverte innovante : L’étude révèle pour la première fois comment le glutation (GSH) des cellules TH17 régule la production de la protéine IL-22 via la modulation des niveaux de ROS mitochondriaux, en protégeant l’intégrité intestinale.
2. Conception expérimentale systématique : De modèles murins à des expériences cellulaires in vitro et des analyses d’échantillons cliniques, l’étude établit un système méthodologique scientifique complet.
3. Corrélation clinique : Par l’analyse génétique d’échantillons humains de MII, elle valide la corrélation entre GCLC et l’expression des gènes liés à l’intégrité intestinale, soutenant l’application potentielle des résultats de l’étude en clinique.

Cette recherche met en lumière la complexité des mécanismes antioxydants dans le système immunitaire et leur importance pour l’état de santé et de maladie, fournissant une base riche d’informations et de nouvelles perspectives pour les recherches futures sur les MII et leurs traitements.