Mitochondrial contribution to innate immune pathways Rôle des mitochondries dans les voies immunitaires innées The ability of cells in the body to recognize bacteria and viruses is critical to survival. Depending on the type of infection, the cell will activate different pathways that generally lead to two distinct responses; first, the cell will secrete proteins called cytokines that alert neighbouring cells to the infection, particularly cells of the immune system. Second, a series of events are triggered to shut down the replication of the pathogen inside the cell. This direct cellular response to infection is called “innate immunity”. 

Over the past few years, researchers have identified a critical role for an intracellular organelle, called mitochondria, in the propagation of these signals. Mitochondria are well known as the “energy powerhouse of the cell”, however, they can also act as a platform to assemble anti-viral and anti-inflammatory signalling. In addition, mitochondria still retain bacterial signatures, including their own unmethylated DNA, as well as the machinery to translate proteins. 

It was recently shown that this mitochondrial DNA is released into the cell cytoplasm under certain stress conditions. When this happens, the cellular antiviral responses are initiated, as if the cell was infected with bacteria. In this way, mitochondria play a central role as both a signalling platform to launch the protective response to infection, and as a direct activator of this response when their own DNA is released. This project aims to investigate the role of mitochondria in innate immune responses and to develop a detailed understanding of how mitochondria control innate immune signalling pathways. 

The project is led in Canada by the Montreal Neurological Institute – McGill University in collaboration with the Weizmann Institute (Israel), Universidad Andres Bello (Chile), and the National Institute of Biological Sciences (China).  It was selected and approved for funding through the second research competition of the Joint Canada-Israel Health Research Program, which is a partnership between Canada’s International Development Research Centre, the Canadian Institutes for Health Research, the Israel Science Foundation and the Azrieli Foundation. This seven-year, $35M Canadian-Israeli effort draws on the unique scientific strengths of both countries and facilitates networking opportunities with peers from Africa, Asia, and Latin America. All projects include a plan for integrating researchers from low- and middle-income countries that will establish long-term scientific relationships. Afin d’assurer la survie, les cellules de l’organisme doivent pouvoir reconnaître les bactéries et les virus. Selon le type d’infection, la cellule activera différentes voies qui mènent habituellement à deux réactions distinctes; d’abord, la cellule sécrète des protéines appelées cytokines qui alertent les cellules situées près du siège de l’infection, particulièrement celles du système immunitaire. Ensuite, plusieurs phénomènes sont déclenchés pour arrêter la réplication de l’agent pathogène à l’intérieur de la cellule. Cette réaction cellulaire directe à l’infection est appelée « immunité innée ». 

Les chercheurs ont relevé le rôle essentiel d’un organite intracellulaire, appelé mitochondrie, dans la propagation de ces signaux. Les mitochondries sont bien connues comme étant la « centrale d’énergie de la cellule »; toutefois, elles peuvent également servir de plateforme pour regrouper la signalisation anti-virale et anti-inflammatoire. Les mitochondries conservent aussi leurs signatures bactériennes, y compris leur propre ADN non méthylé, et le mécanisme pour traduire les protéines. 

On a récemment démontré que cet ADN mitochondrial est libéré dans le cytoplasme cellulaire dans certaines situations stressantes. Les réactions antivirales cellulaires sont alors déclenchées, comme si la cellule était infectée par des bactéries. Ainsi, les mitochondries jouent un rôle central comme plateforme de signalisation pour déclencher cette réaction protectrice à l’infection, et comme activateur direct de cette réaction lorsque leur propre ADN est libéré. Ce projet a comme objectif d’étudier le rôle des mitochondries dans les réactions immunitaires innées et d’obtenir une compréhension détaillée de la manière dont les mitochondries régissent les voies de signalisation immunitaires innées. 

Le projet est dirigé au Canada par l’Institut neurologique de Montréal (Université McGill) en collaboration avec le Weizmann Institute (Israël), l’Universidad Andres Bello (Chili) et le National Institute of Biological Sciences (Chine). Ce projet et son financement ont été approuvés par le deuxième concours de recherche du Programme conjoint canado-israélien de recherche en santé, un partenariat entre le CRDI , les Instituts de recherche en santé du Canada, l’Israel Science Foundation et la Fondation Azrieli. Ce programme de sept années, qui disposera d’un budget de 35 millions CAD, met à contribution les compétences scientifiques uniques des deux pays et facilite le réseautage avec les pairs en Afrique, en Asie et en Amérique latine. Tous les projets incluent un plan d’intégration de chercheurs de pays à faible revenu et à revenu intermédiaire qui permettra d’établir des relations scientifiques à long terme.