BET bromodomain inhibition affects immune humoral responses both by direct inhibition of B-cell class switching and by modulating T cell help

Les protéines incluant des « bromodomaines » sont des lecteurs spécifiques des lysines acétylées des histones. Elles contribuent à la force transcriptionnelle des éléments cis-régulateurs organisés en cluster dans les superenhancers (SE). La région régulatrice 3’ du locus de la chaîne lourde (IgH) de l’immunoglobuline (3’RR) est un SE majeur, stimulant non seulement la transcription, mais aussi le recrutement de l’AID, l’apparition de cassures double brin et la synapse des DSB durant la commutation de classe (CSR). L’objectif de ce travail est de déterminer si l’inhibition des BET par un inhibiteur classique de cette famille de protéines, la molécule JQ1, a un impact sur des fonctions de la lignée B que notre laboratoire a par ailleurs précédemment démontrées comme « superenhancer-dépendantes » (CSR, SHM et autres aspects des réponses immunitaires humorales), avec alors la possibilité d’une voie de modulation pharmacologique des réponses des anticorps spécifiques à l’antigène.

Nous avons donc évalué les réponses immunes en présence ou en abscence de JQ1, en monitorant un certain nomre de paramètres in-vitro et in-vivo (évalaution de la CSR par ELISA, ELISPOT, RT-qPCR, expériences de séquençage de nouvelle génération (NGS) et ChIP, altérations des cellules T par cytométrie de flux, inflammation pulmonaire in-vivo par recrutement de cellules inflammatoires, taux de cytokines dans BALF et évaluation de la fonction pulmonaire). Une dose non toxique de JQ1 a réduit la CSR in-vitro et in-vivo chez des souris immunisées à l’OVA, tant au niveau de la sécrétion d’Ig que de l’expression à la surface des cellules B. Cela résulte d’une expression plus faible et du recrutement de l’AID au niveau du locus IgH, et d’une recombinaison plus faible des gènes constants IgH malgré des transcrits de la lignée germinale IgH pré-switchés préservés. Des niveaux plus faibles d’ARNs IgH 3’RR ont aussi indiqué une BET bromodomain inhibition affects immune humoral responses both by direct inhibition of B-cell class switching and by modulating T cell help 72 Zeinab DALLOUL- Thèse de doctorat-Université de Limoges activité réduite du superenhancer qui contrôle la CSR.

Dans un modèle d’inflammation pulmonaire allergique, JQ1 a diminué le recrutement des lymphocytes, des macrophages et des éosinophiles dans le BALF, mais a augmenté les taux de certaines cytokines TH2 dans le BALF et la résistance des voies aériennes. La diminution drastique des nombres de TFH a également marqué des réponses d’Ag chez des souris immunisées par OVA, avec une polarisation accrue vers la production de cytokines Th2. Au total, ces données suggèrent que l’inhibition de la bromodomaine peut avoir des effets immunomodulateurs majeurs sur les cellules B et T notamment en diminuant la CSR et pourrait donc aider à contrôler les troubles impliquant à la fois des anticorps transgéniques et des cytokines Th1, où les cytokines Th2 sont bénéfiques…). Avant d’aller plus loins, il importe cependant d’analyser complètement les répercussions sur la polarisation T car celles-ci sont à l’évidence complexe. Par rapport à l’effet simple d’inhibition du switch observé in vitro, l’effet global de la molécule JQ1 sur la globalité du système immunitaire in vivo pourrait donc être protéiforme voire paradoxal.

BET bromodomain inhibition affects immune humoral responses both by direct inhibition of B-cell class switching and by modulating T cell help 

Abstract Inhibitors of bromodomain and extra terminal domain (BET) proteins show promising clinical activity in cancer most likely by targeting superenhancers and oncogene expression. By contrast, analysis of their impact on immune responses is still incomplete. We found that JQ1 treatment mechanically depresses class switch recombination (CSR) by decreasing AID loading onto IgH switch regions, in line with CSR dependency on the activity of the IgH locus 3’RR superenhancer. JQ1 also affected AID expression and had complex immunomodulatory effects on T-cells, altogether quantitatively and qualitatively affecting humoral immune responses. Background: BET proteins are chromatin readers which accumulate at broken DNA ends before repair and bind superenhancers (SE) thus contributing to their transcriptional strength.

The immunoglobulin heavy chain (IgH) locus 3’RR is a major SE, stimulating not only transcription but also recruitment of AID, occurrence of double-strand breaks (DSBs) and synapsis of DSBs during class-switch recombination (CSR). Objective: To determine whether BET bromodomain inhibition by JQ1 impacts CSR upstream of the repair step, and globally impacts antigen specific responses in mice. Methods: We measured in-vitro & in-vivo CSR by immunochemical and molecular biology assays, T-cell alterations by flow cytometry, lung inflammation by functional assays, inflammatory cell quantitation and cytokine levels in broncho-alveolar fluid (BALF). Results: A non-toxic dose of JQ1 reduced CSR in vitro and in-vivo in OVA immunized mice, both at the level of Ig secretion and expression on B-cell surfaces. This resulted from lower expression and IgH recruitment of AID, and lower IgH recombination despite preserved abundant pre-switch IgH germline transcripts. Lower levels of IgH 3’RR eRNAs indicated decreased activity of the SE which controls CSR. In an allergic lung inflammation model, JQ1 decreased lymphocyte, macrophage, and eosinophil recruitment in BALF but increased cytokine levels in BALF and airway resistance. Drastic depression of TFH numbers also marked Ag responses in OVA immunized mice, with increased polarization towards production of Th2 cytokines. Conclusion: Altogether, these data suggest that bromodomain-inhibition has major immunomodulatory effects in B-cells, notably by decreasing multiple mechanistic aspects of CSR and antibody secretion, as well as in T-cells. It might thus help control disorders involving both class-switched antibodies and Th1 cytokines, such as auto-immune disorders affecting the central nervous system where Th2 cytokines are beneficial).