Immunorégulation par le NAD extracellulaire : activation via les ADP-ribosyl transférases du récepteur cytolytique P2X7
Résumé
Mono ADP-ribosyl transferases (ART) catalyse a posttranslational modification of proteins by transferring the ADP-ribose moiety of NAD to targets proteins. We investigated the functions of this newly identified proteins family and the effects of they substrate, extracellular NAD, on T lymphocytes. Exposure of T cells to micromolar NAD concentrations triggers rapid induction of apoptosis. This phenomenon requires the presence of ART2.2 and of a functional P2X7 ATP receptor. ART2.2-catalysed cell surface protein ADP-ribosylation activates the cytolitic P2X7 purinoreceptor causing pore formation and cell death. Interestingly, much lower NAD than ATP concentration are required to activate P2X7. In vivo, NAD concentration increases in inflamed tissue as a consequence of tissue injury. Based on the results that only peripheral naive T cells are sensitive to NAD, we proposed that NAD would participate to the control of autoimmunty by killing naive T cells surrounding inflamed tissue thereby limiting the activation of bystander T lymphocytes.
De nombreux récepteurs aux purines ont été caractérisés à la surface des cellules de mammifères. Ces récepteurs sont impliqués dans la régulation de multiples fonctions biologiques mais leur participation dans la mise en place de la réponse immune reste encore à clarifier. Sur les cellules de l'immunité, il existe en plus des récepteurs purinergiques P1 sensibles à l'adénosine et P2 sensibles à l'ATP, des enzymes membranaires ayant pour substrat le NAD. Ces enzymes sont des NAD-glycohydrolases et ADP-ribose cyclases comme CD38 et CD157 et des mono ADP-ribosyl transférases (ART), apparentées à certaines toxines bactériennes, qui catalysent le transfert covalent de l'ADP-ribose, contenu dans la molécule de NAD, vers des protéines cibles. La découverte récente de la famille des ART et leur expression sur les cellules immunes nous a conduit à évaluer le rôle immunorégulateur du NAD et ses effets sur les lymphocytes T au travers des ADP-ribosyl transférases. Nous avons montré in vitro que le NAD, à des concentrations de l'ordre de 1µM, induit l'apoptose des lymphocytes T. Les premiers signes de cette apoptose sont détectables dès 5 minutes après un contact avec le NAD. Nous avons établi que ce processus rapide implique une ADP-ribosyl transférase, l'ART2.2, présente sur la membrane des lymphocytes T. Une approche génétique nous a permis de montrer que l'ART2.2 bien que nécessaire ne suffit pas, seule, à déclencher l'apoptose. Un second partenaire participe à ce processus. En utilisant des analogues du NAD, modifiés sur la base adénine, nous avons montré que ces analogues, bien que substrats de l'ART2.2, ne déclenchent pas l'apoptose et inhibent l'effet du NAD. Cette observation nous a conduits à émettre l'hypothèse que les récepteurs aux purines interviennent dans la signalisation par le NAD. Le récepteur P2X7 est connu pour induire l'apoptose des cellules d'origine hématopoïétique lorsqu'elles sont incubées en présence d'ATP à des concentrations de l'ordre du millimolaire. Nous avons pu montrer par des approches pharmacologiques et génétiques que ce récepteur à l'ATP est impliqué dans l'apoptose des lymphocytes T induite par le NAD bien qu'il soit lui-même insensible au NAD. Le NAD provoque l'activation de P2X7 et l'ouverture subséquente d'un pore membranaire caractéristique perméable au YO-PRO-1 et au BET mais ce phénomène est dépendant de la présence de l'ART2.2 et résulte donc de l'ADP-ribosylation des protéines membranaires. Il s'agit d'un mécanisme original d'activation du récepteur P2X7, intervenant à des concentrations de NAD 100 fois plus faibles que celles nécessaires pour induire la stimulation de P2X7 par l'ATP. L'étude de la sensibilité des lymphocytes T pris à différents stades de maturation montre que les effets du NAD concernent les lymphocytes T périphériques quiescents mais pas les thymocytes ni les lymphocytes activés. Globalement, ces données soulèvent la question du rôle physiologique de cette nouvelle voie de régulation de la biologie des lymphocytes T naïfs. Le NAD est normalement présent dans le sérum à des concentrations faibles de l'ordre de 0,1 µM mais peut localement être libéré en quantité plus importante au voisinage de cellules lésées. Nous proposons que le NAD extracellulaire, présent au site inflammatoire à des concentrations supérieures au micromolaire, joue un rôle dans le maintien de la tolérance en prévenant l'activation « bystander » des cellules naïves dans un contexte où de nombreux auto-antigènes peuvent être présentés.