JAK1/2 régule l’action synergique entre l’interféron γ et le lipopolysaccharide dans les cellules microgliales

Un article de recherche intitulé “JAK1/2 régule l’action synergique entre l’interféron γ et le lipopolysaccharide dans les cellules microgliales” a été publié dans le Journal of Neuroimmune Pharmacology en 2024. Cette étude a été réalisée par Alexander P. Young et Eileen M. Denovan-Wright du département de pharmacologie de l’Université Dalhousie. La recherche examine les mécanismes de réponse et les voies de signalisation des cellules microgliales lorsqu’elles sont exposées à des stimuli inflammatoires exogènes tels que le lipopolysaccharide (LPS) et des médiateurs inflammatoires endogènes comme l’interféron γ (IFNγ).

Contexte de la recherche

Les cellules microgliales, en tant que cellules immunitaires résidentes du cerveau, jouent un rôle crucial dans la régulation de la neuroinflammation. Bien que les cellules microgliales puissent inhiber l’inflammation et promouvoir la réparation des tissus dans le système nerveux central, dans certaines conditions, elles peuvent être suractivées, entraînant des lésions neuronales secondaires et des déficits cognitifs. Par exemple, dans les maladies neurodégénératives chroniques comme la maladie d’Alzheimer (MA) et les maladies aiguës comme l’encéphalopathie associée à la septicémie, la suractivation des cellules microgliales peut exacerber la mort neuronale.

Le lipopolysaccharide (LPS) est un composant de la paroi cellulaire des bactéries Gram-négatives qui peut activer les cellules microgliales via le récepteur TLR4. L’interféron γ (IFNγ) est une cytokine pro-inflammatoire endogène qui peut agir en synergie avec le LPS pour amplifier le phénotype pro-inflammatoire des cellules microgliales. Cependant, les mécanismes d’interaction des signaux entre le LPS et l’IFNγ au niveau des cellules microgliales ne sont pas encore clairs, ce qui complique le développement de médicaments.

Objectifs et importance de la recherche

Cette étude vise à élucider les mécanismes d’action synergique entre le LPS et l’IFNγ en inhibant systématiquement les voies de signalisation en aval de TLR4 et du récepteur de l’IFNγ (IFNGR), à évaluer les différences d’action du LPS provenant de différentes espèces bactériennes dans les cellules microgliales, et à explorer l’efficacité thérapeutique du blocage de la signalisation JAK1/2.

Méthodes et procédures de recherche

Culture cellulaire et traitement

L’étude a utilisé plusieurs modèles cellulaires : les cellules SIM-A9 pour les cellules microgliales, les cellules RAW 264.7 pour les macrophages, et la lignée cellulaire neuronale STHDHQ7/Q7. Les cellules ont été maintenues dans des conditions de culture spécifiques et traitées avec les cytokines et inhibiteurs appropriés avant les expériences.

Action synergique du LPS et de l’IFNγ

L’étude a mesuré la libération de NO comme indicateur de l’activité pro-inflammatoire des cellules microgliales en augmentant progressivement les concentrations d’IFNγ et de LPS. La libération de NO a été déterminée à l’aide du système de réactif de Griess, et l’étude a révélé que la combinaison d’IFNγ et de LPS pouvait induire de manière synergique une libération significative de NO de manière dose-dépendante.

Inhibition des voies de signalisation

En utilisant des inhibiteurs spécifiques des voies de signalisation, tels que le Ruxolitinib pour JAK1/2 et le Tak-242 pour TLR4, l’étude a examiné les effets de ces inhibiteurs sur la libération de NO et l’expression d’ARNm lors du traitement avec IFNγ et LPS, seuls ou en combinaison. En particulier, le Ruxolitinib a pu inhiber complètement la réponse pro-inflammatoire des cellules microgliales induite par IFNγ et LPS, démontrant le rôle crucial de JAK1/2 dans cette signalisation.

Impact du LPS provenant de différentes espèces bactériennes

Pour évaluer les différences d’action du LPS de diverses origines, l’étude a utilisé du LPS provenant d’Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae et Akkermansia muciniphila, et a constaté que le LPS de K. pneumoniae était plus puissant que celui des autres espèces pour activer les cellules microgliales.

Résultats et analyse

Effets synergiques du LPS et de l’IFNγ

L’étude a révélé que le traitement combiné avec IFNγ et LPS pouvait libérer du NO de manière synergique. L’analyse des isobologrammes et des indices de combinaison a confirmé que leur association produisait un effet de potentialisation significatif. Cela suggère que dans diverses conditions pathologiques, lorsque les concentrations circulantes de LPS et d’IFNγ augmentent, les cellules microgliales peuvent être suractivées.

Effets de l’inhibition des voies de signalisation

En inhibant systématiquement les voies de signalisation en aval de TLR4 et IFNGR, l’étude a montré que JAK1/2 joue un rôle régulateur clé dans la réponse pro-inflammatoire induite par la combinaison de LPS et d’IFNγ. En particulier, l’utilisation de l’inhibiteur de JAK1/2 Ruxolitinib a pu bloquer complètement la réponse pro-inflammatoire des cellules microgliales, suggérant que JAK1/2 pourrait être une cible importante pour l’intervention médicamenteuse dans ce processus.

Différences du LPS selon l’espèce bactérienne d’origine

L’étude a comparé les effets du LPS de différentes origines et a constaté que le LPS de la souche K. pneumoniae avait l’action pro-inflammatoire la plus forte, tandis que le LPS d’A. muciniphila était le moins puissant. Cela indique que l’origine du LPS joue un rôle important dans le processus d’activation des cellules microgliales, et que le LPS de différentes souches peut affecter l’activation de TLR4 par différents mécanismes.

Lésions neuronales secondaires

En modulant IFNγ et LPS dans un système de milieu conditionné établi, il a été constaté que le milieu de culture de cellules microgliales prétraitées pouvait causer différents degrés de dommages aux cellules neuronales STHDHQ7/Q7. En particulier, le Ruxolitinib dans le milieu conditionné pouvait réduire significativement la mort neuronale, soutenant davantage la faisabilité de l’inhibition de JAK1/2 comme stratégie thérapeutique potentielle.

Conclusion et valeur

Cette étude révèle le mécanisme spécifique de l’action synergique du LPS et de l’IFNγ dans l’activation des cellules microgliales, en particulier via la régulation de la voie de signalisation JAK1/2. Les résultats suggèrent que dans de nombreuses conditions pathologiques, l’action synergique du LPS et de l’IFNγ peut conduire à une suractivation des cellules microgliales, aggravant ainsi la neuroinflammation. Par conséquent, l’inhibition de JAK1/2 pourrait être une approche efficace pour traiter les neuropathologies associées. Cette étude non seulement élargit notre compréhension des mécanismes de réponse des cellules microgliales, mais fournit également de nouvelles idées et directions pour le développement futur de médicaments.

Points saillants de la recherche

1. Effet synergique : Première démonstration claire de l’effet pro-inflammatoire synergique du LPS et de l’IFNγ via la voie de signalisation JAK1/2 dans les cellules microgliales.
2. Efficacité des inhibiteurs : Le Ruxolitinib (inhibiteur de JAK1/2) peut bloquer complètement la réponse pro-inflammatoire induite par la combinaison de LPS et d’IFNγ, montrant un potentiel important d’intervention médicamenteuse.
3. Différences entre espèces bactériennes : Il existe des différences significatives dans l’activation des cellules microgliales par le LPS provenant de différentes espèces bactériennes, offrant de nouvelles perspectives sur la compréhension et la prévention des infections bactériennes cliniques.

En révélant plus en détail les mécanismes de signalisation des cellules microgliales dans des conditions inflammatoires, cette étude jette les bases importantes pour l’exploration future de stratégies d’intervention contre la neuroinflammation.