Studying the role of macrophage inflammatory response and microRNAs during infection with Mycobacterium tuberculosis
Étude du rôle de la réponse inflammatoire et des microARN du macrophage au cours de l'infection avec Mycobacterium tuberculosis
Résumé
Tuberculosis (TB) is an infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb) and affecting 23% of the population worldwide. WHO has declared tuberculosis as world emergency since 1993. Yet, tuberculosis remained the deadliest infectious disease until the COVID-19 pandemic and cause 1.4 million deaths in 2019. The fight against the disease is slowed because of the poor efficiency of current vaccination which protects infants, but not adults, against the disease. Moreover, Mtb has the ability to circumvent the host immune response to its own benefits, which limits the efficiency of current antibiotherapies. Therefore, a strong interest arises for strategies aimed at enhancing trained immunity to optimize the immunization offered by current TB vaccines and for the host directed therapies as a mean to support the antibiotherapy. Macrophages are Mtb main host cells. Macrophages are professional phagocytes that usually trigger a protective inflammatory response against infection by pathogens. Unfortunately, Mtb is able to hijack this response and uses macrophage as its niche, ensuring long term infectionIn order to shed light on mechanisms underlying Mtb ability to reroute macrophage inflammatory response, I characterized, with a transcriptomic approach, the inflammatory response triggered by TB models used for drug discovery. I also identified, in a human macrophage model, the inflammatory response genes whose expressions were to Mtb virulence. As miRNAs are most mRNA post transcriptional repressors, I focused on miR-132-3p as a potential candidate to regulate macrophage defense during Mtb infection. By loss of function experiments, using RNA interference, I showed that miR-132-3p inhibition allows reduction of Mtb load in vitro, within human macrophages and in vivo in a murine TB model. Using measurement of macrophage immunometabolism and quantification of polarization marker genes, my results showed that miR-132-3p interferes with macrophage defense likely by regulating their polarization.My work provides insight on the means deployed by Mtb to hijack the macrophage inflammatory response and opens new research avenues on pertinent miR-132-3p regulated pathways that could be targeted for the development of host directed therapies.
La tuberculose, une infection qui touche 23% la population mondiale, a été déclarée comme une urgence sanitaire mondiale depuis 1993 par l’OMS. Pourtant, Mycobacterium tuberculosis (Mtb), l’agent causal de la maladie est resté le pathogène le plus mortel au monde jusqu’à l’émergence du SARS-Cov-2 et a causé près de 1,4 millions de décès en 2019. La lutte contre la maladie est freinée par l’efficacité du vaccin actuel, qui ne protège pas les adultes, et la capacité de Mtb à de déjouer la réponse immunitaire, ce qui minimise l’efficacité des traitements actuels. Un fort intérêt est donc né pour les thérapies visant à entrainer l’immunité innée, afin d’améliorer la réponse engendrée par la vaccination et pour les thérapies dirigées par l’hôte, afin d’optimiser l’efficacité de l’antibiothérapie. Le réservoir principal de Mtb est le macrophage. Les macrophages infectés déclenchent une réponse inflammatoire protectrice pour lutter contre les infections. Mtb détourne cette réponse et utilise le macrophage comme une niche lui permettant d’établir une infection chronique.Afin d’éclaircir les mécanismes sous-jacents de ce détournement, j’ai caractérisé, par une approche transcriptomique, la réponse inflammatoire des modèles de tuberculose couramment utilisés. J’ai d’autre part, dans un modèle de macrophage humain, identifié les gènes de la réponse inflammatoire dont l’expression est liée à la virulence de Mtb par rapport à d’autres mycobactéries non virulentes chez l’Homme. En identifiant in silico, les gènes ciblés putativement par les microARN régulés au cours de l’infection, je me suis intéressée à miR-132-3p comme candidat potentiel pouvant permettre de réguler la défense des macrophages. Avec des expériences de perte de fonction par ARN interférence, j’ai montré que l’inhibition de miR-132-3p permet de réduire la charge de Mtb in vivo dans les poumons de souris infectées et in vitro dans un modèle de macrophage humain. Grâce à des mesures de métabolisme et à la quantification de gènes marqueurs de la polarisation, j’ai montré que l’implication de miR-132-3p dans la réponse des macrophages est médiée par le contrôle de leur polarisation.Mon projet a permis d’enrichir les connaissances actuelles sur la façon dont Mtb détourne la réponse inflammatoire du macrophage et d’ouvrir des pistes sur les voies cellulaires pouvant être utilisées pour améliorer cette réponse, notamment celles contrôlées par miR-132-3p.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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