Inflammasome et cancer

Thématique de recherche

Depuis sa création en 2012 dans le cadre du programme Atip-Avenir, l’équipe de V Petrilli étudie les différents rôles de NLRP3, un récepteur de l’immunité innée. La protéine NLRP3 est bien connue pour son rôle dans la promotion de l’assemblage de l’inflammasome lors de la détection d’un signal de danger ou d’un agent pathogène dans les cellules myéloïdes. Les inflammasomes sont des plateformes d’activation de la caspase-1. Ils sont constitués d’un récepteur cytosolique de l’immunité innée tel que NLRP3, de l’adaptateur ASC qui permet la dimérisation et l’activation de la caspase-1. La caspase-1 active clive alors ses substrats, deux cytokines pro-inflammatoires, les pro-IL-1bêta et la proIL-18 permettant la libération des formes actives IL-1bêta et IL-18 et la gasdermine-D (GSDMD) responsable de la pyroptose, une mort cellulaire lytique déclenchée par les pores GSDMD. Cette voie joue un rôle majeur dans l’immunité innée et sa dérégulation entraîne des pathologies inflammatoires telles que la maladie d’Alzheimer, la goutte et le cancer. Des mutations autosomiques dominantes provoquent des syndromes auto-inflmammatoires périodiques associés à la cryopyrine (NLRP3) (CAPS ou NLRP3-AID).

L’étude précise des conséquences de l’activation de l’inflammasome est difficile, car son activation repose sur l’utilisation de signaux de danger ou de pathogènes qui induisent de multiples voies de signalisation au-delà de l’inflammasome. Pour contourner ces signaux, notre laboratoire a mis au point un inflammasome activable par la lumière à l’aide d’approches optogénétiques. Le domaine photosensible du cryptochrome 2 (Cry2, appelé opto) d’Arabidopsis thaliana a été fusionné à la protéine ASC, l’adaptateur de l’inflammasome, ainsi qu’au mRFP afin de visualiser la protéine dans les cellules (construction appelée opto-ASC). Lors de l’activation par la lumière, l’opto-ASC s’oligomérise, comme si ASC était engagé par un récepteur de l’immunité innée entraînant l’activation de la caspase-1, et finalement le clivage des cytokines et la pyroptose (Nadjar, Monnier et al. Science Signaling 2024). De façon originale, grâce à l’opto-ASC, nous avons pu mesurer avec précision le gonflement cellulaire pendant la pyroptose et démontrer avec une précision sans précédent qu’il se produit en deux étapes et que la rupture de la membrane plasmique est un processus actif et non passif comme on le pensait auparavant (collaborations avec O Destaing Institut pour les biosciences avancées et S Monnier Institut Lumière Matière). Cet outil permettra de mieux comprendre les événements moléculaires conduisant au gonflement cellulaire et à la rupture de la membrane plasmique induisant l’inflammation.

Il est intéressant de noter que de nouvelles fonctions de NLRP3 indépendantes de l’inflammasome émergent. Notre laboratoire a identifié qu’en réponse à des cassures double brin (CDB) de l’ADN, NLRP3 forme un complexe avec ATM, la kinase apicale de la réponse aux dommages de l’ADN dans les cellules épithéliales, afin de soutenir l’activation d’ATM. L’absence de NLRP3 entraîne une diminution de l’activité d’ATM et donc de la phosphorylation de ces substrats. Cette faible activation d’ATM en l’absence de NLRP3 confère aux cellules épithéliales pulmonaires une résistance aux traitementx par chimiothérapie en raison d’une activation altérée de la voie p53. Notre laboratoire a également montré que l’expression de NLRP3 est fréquemment réprimée dans les cancers du poumon non à petites cellules et les cancers du sein (BC) et pendant la transformation cellulaire (modèle de Weinberg de transformation maligne in vitro) (Bodnar-Wachtel*, Huber* et al., Life Science Alliance 2023), à l’instar des acteurs de la réponse aux dommages de l’ADN.

Nous avons également découvert que NLRP3 joue un rôle dans la voie de réparation des CDB. La liaison de NLRP3 à REV7, une sous-unité du complexe shieldin, empêche REV7 de se lier aux CDB et favorise ainsi la réparation par recombinaison homologue (Burlet et al. Nucleic Acid Research 2025). Cette fonction est également indépendante de l’inflammasome et du rôle de NLRP3 dans la voie ATM. En conséquence, les cellules déficientes en NLRP3 sont plus sensibles aux inhibiteurs de PARP, ce qui offre des perspectives thérapeutiques prometteuses pour le traitement du cancer.

La question de savoir si la liaison de NLRP3 à REV7 affecte d’autres fonctions de REV7 dans la stabilité du génome fait actuellement l’objet d’études.

En outre, une question brûlante pour le laboratoire est de comprendre comment les fonctions cytosoliques et nucléaires de NLRP3 sont régulées. Une hypothèse est celle d’une régulation circadienne.

Projets en cours

• Objectif 1 – Étudier la nouvelle fonction du NLRP3 dans la réponse aux dommages de l’ADN et la stabilité du génome. (V Petrilli, AL Huber)
• Objectif 2 – Régulation des fonctions du NLRP3 par l’horloge circadienne. (AL Huber, V Petrilli)
• Objectif 3 – Étudier les fonctions de l’inflammasome dans l’immunité antitumorale. (V Petrilli)