Abstract Systemic Lupus Erythematosus (SLE) is an autoimmune disease characterized by systemic inflammation involving various immune cell types. Monocytes, pivotal in promoting and regulating inflammation in SLE, differentiate from classical monocytes into intermediate monocytes and non-classical monocytes, assuming diverse roles. In this study, we investigated the epigenetic and transcriptomic profiles of these three monocyte subsets in an SLE cohort. In addition to common DNA methylation and transcriptomic alterations, we identified monocyte subset-specific alterations, especially in DNA methylation, which reflect an impact of SLE on the monocyte differentiation process. SLE classical monocytes exhibited a stronger proinflammatory profile, with an interferon signature and were primed for macrophage differentiation. SLE non-classical monocytes displayed a phenotype related to T cell differentiation regulation, and a Th17-promoting phenotype. Changes in monocyte proportions, DNA methylation and expression occurred in relation to disease activity and involved the STAT1 pathway. Integrating bulk datasets with single-cell RNA-seq data of SLE patients further supported the interferon signature in classical monocytes, associating intermediate and non-classical populations with exacerbated complement activation pathways. Our results indicate a subversion of the epigenome and transcriptome in monocyte differentiation toward non-classical subsets in SLE, impacting function, in relation to disease activity and progression.

ABSTRACT Microbial challenges, such as widespread bacterial infection, induce endotoxin tolerance. This state of hyporesponsiveness to subsequent infections is mainly displayed by monocytes and macrophages. Endotoxin tolerance is generally acquired following a septic episode. In this study, we investigated DNA methylation changes during the acquisition of in vitro tolerance. We identified a set of TET2-mediated demethylation events that are specific to toll-like receptor (TLR) 2 and TLR4 stimulation. Lipopolysaccharide (LPS)-specific demethylation occurs at genomic sites that have low accessibility in quiescent monocytes, concomitantly with the transcriptional activation of many inflammation-related genes, and they are enriched in binding motifs for several signal transducer and activator of transcription (STAT) family members. Indeed, STAT1, STAT3 and STAT5, elements of the JAK2 pathway, are phosphorylated in association with the acquisition of endotoxin tolerance. Inhibition of the JAK2 pathway impairs the activation of tolerized genes on the first encounter with LPS. This is evidence of a crucial role for this pathway in determining the initial response of these genes to bacterial antigens and provides a pharmacological target to prevent exacerbated responses, allowing regulated responses upon subsequent challenges. Finally, we assess the pathological relevance of the JAK2 pathway in monocytes from patients with sepsis.

ABSTRACT Dendritic cells (DCs) are central in the immune system, bridging the adaptive and innate immune responses. Research on in vitro differentiation of DCs from monocytes provides both in-depth understanding of the analogous in vivo process and potential sources for cancer cell therapy. Active DNA demethylation is crucial in DC differentiation. Vitamin C is a known cofactor of ten-eleven translocation (TET) enzymes, which drive active demethylation. Currently, the effects of vitamin C treatment on human immune cells are poorly understood. In this study, we have studied the epigenomic and transcriptomic reprogramming orchestrated by vitamin C in monocyte-derived DC differentiation and maturation. Vitamin C triggers extensive demethylation at NF-kB/p65 binding sites, together with concordant upregulation of antigen-presentation immune response-related genes during DC maturation. p65 interacts with TET2 and mediates the aforementioned vitamin C-mediated changes, as demonstrated by pharmacological inhibition. Moreover, vitamin C increases TNFβ production in DCs through NF-kB, in concordance with the upregulation of its coding gene and the demethylation of adjacent CpGs. Finally, vitamin C enhances DC’s ability to stimulate the proliferation of autologous antigen-specific T cells. We propose that vitamin C can improve monocyte-derived DC-based cell therapies. Finally, our results provide a feasible mechanism of action for intravenous high-dose vitamin C treatment in patients.

Abstract Glucocorticoids (GCs) exert potent anti-inflammatory effects in immune cells through the glucocorticoid receptor (GR). Dendritic cells (DCs), central actors for coordinating immune responses, acquire tolerogenic properties in response to GCs. Tolerogenic DCs (tolDCs) have emerged as a potential treatment for various inflammatory diseases. To date, the underlying cell type-specific regulatory mechanisms orchestrating GC-mediated acquisition of immunosuppressive properties remain poorly understood. In this study, we investigated the transcriptomic and epigenomic remodeling associated with differentiation to DCs in the presence of GCs. Our analysis demonstrates a major role of MAFB in this process, in synergy with GR. GR and MAFB both interact with methylcytosine dioxygenase TET2 and bind to genomic loci that undergo specific demethylation in tolDCs. We also show that the role of MAFB is more extensive, binding to thousands of genomic loci in tolDCs. Finally, MAFB knockdown erases the tolerogenic properties of tolDCs and reverts the specific DNA demethylation and gene upregulation. The preeminent role of MAFB is also demonstrated in vivo for myeloid cells from synovium in rheumatoid arthritis following GC treatment. Our results imply that, once directly activated by GR, MAFB takes over the main roles to orchestrate the epigenomic and transcriptomic remodeling that define the tolerogenic phenotype.