Soutenance de thèse de Hao HUANG

Les macrophages sont des cellules plastiques qui s'adaptent à leur environnement pour assumer des phénotypes fonctionnels spécifiques. Au niveau moléculaire, les macrophages intègrent les signaux du microenvironnement dans leurs machineries transcriptionnelles déterminant les programmes d'expression génique. Les travaux de notre laboratoire ont démontré le rôle critique des facteurs de transcription (TFs) bZIP MafB et c-Maf dans le contrôle des états de prolifération et d'activation des macrophages. MafB réprime le réseau de gènes d'auto-renouvellement dans les macrophages quiescents en se liant à des exhausteurs et l'ablation ou l'expression naturellement faible de MafB et c-Maf permet l'auto-renouvellement de certaines populations de macrophages. De plus, MafB peut interagir avec lui-même en formant un homodimère MafB/MafB ou avec c-Fos, un autre TF bZIP, en composant un hétérodimère MafB/c-Fos. L'homodimérisation ectopique de MafB/MafB déclenche l'expression des gènes et la fonction anti-inflammatoire des macrophages, tandis que l'hétérodimérisation de MafB/c-Fos entraîne un profil génétique et un phénotype pro-inflammatoires. Cependant, on ignore encore comment la déficience de MafB ou les dimères alternatifs de MafB sélectivement stabilisés peuvent affecter le phénotype et la fonction des macrophages in vivo. Ainsi, le premier objectif de mon projet de thèse est de déchiffrer le rôle de MafB et c-Maf dans la prolifération et l'activation de la microglie dans le contexte du vieillissement. A cette fin, nous avons utilisé une lignée de souris générée dans notre laboratoire permettant la délétion spécifique de MafB et c-Maf (Maf-DKO) dans la microglie. Nous avons observé que la microglie Maf-DKO peut réactiver la capacité d'auto-renouvellement. Grâce au séquençage et à l'analyse de l'ARN monocellulaire (scRNA-seq), nous avons identifié chez les souris gériatriques Maf-DKO un groupe de microglies prolifératives exprimant les gènes du cycle cellulaire, comme c'est le cas dans la microglie embryonnaire. scRNA-seq montre également que la microglie Maf-DKO des souris gériatriques présente une signature rajeunie, comme c'est le cas dans la microglie des souris juvéniles. De manière surprenante, la prolifération accrue et le rajeunissement de la microglie n'ont pas influencé la mémoire spatiale des souris dépendant de l'hippocampe. Le deuxième objectif de mon projet de thèse est d'étudier la signification in vivo de l'hétérodimérisation stabilisée de MafB/c-Fos dans les macrophages. En utilisant un modèle de souris portant un mutant de MafB (MafBE269R/E269R) permettant la formation d'un hétérodimère MafB/c-Fos stabilisé, nous avons observé une réponse inflammatoire exacerbée au choc septique induit par le lipopolysaccharide (LPS). L'analyse du transcriptome des macrophages péritonéaux triés à partir de souris injectées de LPS élucide les voies inflammatoires accrues des souris MafB E269R/E269R. L'auto-renouvellement et l'activation des macrophages sont des directions importantes dans la thérapie basée sur les macrophages. Cette étude démontre l'importance du contrôle transcriptionnel de MafB sur l'auto-renouvellement et l'activation des macrophages, ce qui donne des instructions futures sur la manipulation des macrophages par le biais de MafB pour des applications thérapeutiques dans des maladies d'étiologies diverses.

Macrophages are plastic cells that adapt to their environment to assume specific functional phenotypes. In the molecular level, macrophages integrate the microenvironmental signals into their transcriptional machineries determining the gene expression programs. The work from our laboratory has demonstrated the critical role of bZIP transcription factors (TFs) MafB and c-Maf in controlling macrophage proliferation and activation states. MafB represses the self-renewal gene network in quiescent macrophages by binding to enhancers and ablation or naturally low expression of MafB and c-Maf enables self-renewal of certain macrophage populations. Moreover, MafB can interact with itself forming MafB/MafB homodimer or with c-Fos, another bZIP TF, composing MafB/c-Fos heterodimer. Ectopic MafB/MafB homodimerization triggers macrophage anti-inflammatory gene expression and function, while MafB/c-Fos heterodimerization leads to pro-inflammatory gene profile and phenotype. However, it remains unknown how deficiency of MafB or selectively stabilized MafB alternative dimers can affect macrophage phenotype and function in vivo. Thus, the first aim of my PhD project is to decipher the role of MafB and c-Maf in microglia proliferation and activation in aging context. Towards this end, we used a mouse line generated in our laboratory allowing the specific deletion of MafB and c-Maf (Maf-DKO) in microglia. We have observed that Maf-DKO microglia can reactivate the self-renewal capacity. With single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) and analysis, we have identified in geriatric Maf-DKO mice a proliferative microglia cluster expressing cell cycle genes as seen in embryonic microglia. scRNA-seq also shows that Maf-DKO microglia in geriatric mice exhibit rejuvenated signature as found in microglia from juvenile mice. Surprisingly, increased proliferation and rejuvenation of microglia did not influence the hippocampus-dependent spatial memory of mice. The second aim of my PhD project is to investigate the in vivo significance of stabilized MafB/c-Fos heterodimerization in macrophages. Using a mouse model bearing mutant MafB (MafB E269R/E269R) permitting stabilized MafB/c-Fos heterodimer formation, we have observed a strikingly exacerbated inflammatory response to lipopolysaccharide (LPS)-induced septic shock. Transcriptome analysis of peritoneal macrophages sorted from LPS-injected mice elucidates enhanced inflammatory pathways from MafB E269R/E269R mice. Macrophage self-renewal and activation are important directions in macrophage-based therapy. This study demonstrates the importance of MafB transcriptional control of macrophage self-renewal and activation, which gives future instruction on manipulation of macrophage through MafB for therapeutical applications in diseases with various etiologies.