The mitochondrial localization of NLRX1 is crucial to execute its functions

Abstract

La sclérose en plaques (SP) est une maladie auto-immunitaire et dégénérative du système nerveux central (SNC). La SP est caractérisée par une invasion de cellules immunitaires périphériques conduisant à une forte réaction inflammatoire dans le SNC. Les astrocytes sont activés et contribuent à l’inflammation. Les oligodendrocytes sont sensibles à la mort cellulaire due à l'environnement inflammatoire conduisant à une défaillance des supports métaboliques que les oligodendrocytes soutiennent aux axones. Les mitochondries produisent l’énergie de la cellule, influencent la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et la mort cellulaire. Une activité mitochondriale dysfonctionnelle est observée très tôt dans la SP. NLRX1, un récepteur de type NOD, est exprimé de manière omniprésente et est situé dans les mitochondries. NLRX1 interagit avec des protéines cytosoliques telles que TRAF6 et le complexe IKK. NLRX1 influence la morphologie et la dynamique des mitochondries, la prolifération et la migration cellulaires, la mort cellulaire, la production de ROS et l'activation de la cascade NF-κB. NLRX1 empêche également l'apparition d'EAE, le modèle murin de la SP. Chez les patients atteints de la SP, l'expression de NLRX1 est accrue et deux polymorphismes ont été identifiés (p.Lys172Asn et p.Glu192Ter). Certaines prédictions indiquent que ces deux polymorphismes influencent l'apparition de la SP. Nous supposons que NLRX1 doit être localisé aux mitochondries pour exercer ces fonctions dans la morphologie mitochondriale, l’activation de NF-κB, la migration cellulaire et la prolifération. Nous avons étudié le rôle de NLRX1 dans la migration et la prolifération des oligodendrocytes. Nous avons aussi étudié le rôle de la localisation mitochondriale sur la morphologie mitochondriale, la migration et la prolifération cellulaires et l'activation de NF- κB. De plus, nous avons étudié l'impact des polymorphismes de NLRX1 sur la morphologie mitochondriale, l'activation de NF-κB la migration et la prolifération cellulaires. Nos résultats révèlent que les oligodendrocytes NLRX1 WT prolifèrent plus que ceux NLRX1 KO. La non-localisation de NLRX1 à la mitochondrie influence négativement le réseau mitochondrial, la migration cellulaire tandis que l’activation de NF-κB est augmentée. Les cellules exprimant NLRX1 p.Lys172Asn migrent plus lentement que les cellules WT alors que ceux qui expriment NLRX1 p.Glu192Ter augmente l’activité de NF-κB. Nos résultats confirment l’hypothèse que NLRX1 doit être localisé dans les mitochondries pour pouvoir jouer son rôle dans la migration cellulaire et dans l’activation de NF-κB.

Abstract : Multiple Sclerosis (MS) is an autoimmune and demyelinating disease of the central nervous system (CNS). MS is characterized by a peripheral immune cell invasion leading to a strong inflammatory reaction in the CNS parenchyma. Astrocytes and oligodendrocytes are two types of CNS resident cells that are found to contribute to the MS pathology. Astrocytes are activated, contributing to the brain inflammation. Oligodendrocytes are susceptible to cell death leading to failure of oligodendrocytes metabolic supports to axons. Mitochondria are dynamics organelles providing the energy to the cell and influencing reactive oxygen species (ROS) level and cell death. Impaired mitochondrial activity is observed in MS pathology before any peripheral immune cell invasion is detected. NOD-like receptors are intracellular innate immune sensors. Of them, NLRX1 is ubiquitously expressed and uniquely located to the mitochondria. NLRX1 can interact with cytosolic proteins such as TRAF6 and the IKK complex even though it is located in the mitochondria. NLRX1 influence mitochondrial morphology and dynamics, cellular proliferation and migration, cell death, ROS production and NF-κB activation. NLRX1 also prevents the onset of EAE, the mouse model of MS. In MS patients, NLRX1 expression is increased and two polymorphisms were identified. One is a missense mutation (p.Lys172Asn) and the other is a nonsense mutation (p.Glu192Ter). Both polymorphisms are predicted to influence the onset of MS. Based on this, we hypothesized that NLRX1 needs to be localized to mitochondria to exert its function in mitochondrial morphology, NF-κB activation, cellular proliferation and proliferation. We investigated the role of NLRX1 in oligodendrocytes migration and proliferation using a genetically engineered knockout oligodendrocytes cell line. We investigated the role of mitochondrial localization on mitochondrial morphology, cellular migration and proliferation and NF-κB activation using NLRX1 mutants that does not have a mitochondrial targeting sequence. We investigated the impact of NLRX1 polymorphisms on mitochondrial morphology, cellular migration, proliferation and NF-κB activation. Our results revealed that NLRX1 WT oligodendrocytes proliferate more than NLRX1 KO cells. In addition, cells with NLRX1 not located in the mitochondria present a disturb mitochondrial network, an inhibition of cellular migration and an increased in NF-κB activation. Finally, cells with the NLRX1 polymorphism (p.Lys172Asn) have a slower migration rate while cells with the NLRX1 polymorphism (p.Glu192Ter) have an increase in NF-κB activation. All together our results support the hypothesis that NLRX1 needs to be localized to the mitochondria to exert its role in cellular migration and NF-κB activation.