Function of the epithelial sodium channel ENaC in acute lung injury

par Jérémie Roux

Thèse de doctorat en Pharmacologie

Sous la direction de Pascal Barbry et de Jean-François Pittet.

Soutenue en 2005

à Nice .

mots clés

• Syndrome de détresse respiratoire aiguë de l'adulte
• Épithélium
• Fluides
• Poumon

Titre traduit

Fonction du canal sodium épithélial ENaC dans le syndrome de détresse respiratoire aiguë

Résumé

L’objectif de cette thèse est de mettre en évidence le rôle des canaux ioniques de l’épithélium alvéolaire dans la pathogenèse du syndrome de détresse respiratoire aiguë. Des études cliniques ont montré que l’absorption anormale de l’œdème pulmonaire par l’épithélium alvéolaire secondaire à la libération de médiateurs inflammatoires est une manifestation caractéristique du syndrome de détresse respiratoire aiguë. Dans une première étude, nous avons démontré que l’activité élevée du transforming growth factor -b1 (TGF-b1) présent dans les alvéoles lors de détresse respiratoire aiguë provoque un œdème pulmonaire en réduisant le transport vectoriel de sodium et de fluides à travers l’épithélium alvéolaire. Puis, nous avons montré que l’interleukine -1b (IL-1b) permet l’activation de TGF-b1 via un mécanisme cellulaire dépendant de l’intégrine avb6. Finalement, dans une dernière étude, nous avons montré que IL-1b affecte directement et indirectement le transport vectoriel de sodium et d’eau à travers l’épithélium alvéolaire. Cette réduction de transport de fluides s’est révélée être due en majeure partie à une diminution de la présence du canal sodium épithélial (ENaC) à la membrane apicale des cellules épithéliales alvéolaires, causée par l'inhibition de l’activité du promoteur d’ENaC par un mécanisme dépendant des MAP kinases. L’ensemble de ces études démontre que TGF-b1 et IL-1b affectent la biosynthèse d’ENaC, et suggère un rôle clé pour ces médiateurs dans la persistance de l'œdème pulmonaire chez les patients atteints de détresse respiratoire aiguë.

Résumé

The objective of this thesis is to investigate the role of abnormalities in alveolar epithelial ion channel function in the pathogenesis of acute lung injury. Clinical studies have demonstrated that impaired alveolar fluid clearance associated with the release of inflammatory mediators within the distal airspace of the lung is a characteristic feature of acute lung injury. Therefore, we examined the potential effect of these mediators on ion transport across the alveolar epithelium. In the first study, we demonstrated that increased transforming growth factor -b1 (TGF-b1) activity in distal airspaces during acute lung injury promoted pulmonary edema by reducing alveolar epithelial sodium and fluid transport. In the second study we showed that in alveolar epithelial cells, interleukin -1b (IL-1b) activated TGF-b1 via an integrin avb6-dependent mechanism. Finally in the last study, we demonstrated that IL-1b could also directly and independently reduce the alveolar epithelial sodium and fluid transport. The reduction in fluid transport was shown to be attributable in large part to a decrease in apical membrane expression of the epithelial sodium channel (ENaC) in lung epithelial cells. The decreased cell surface expression of ENaC was mediated through a MAP kinase-dependent inhibition of ENaC promoter activity. In summary, the studies presented here demonstrate that IL-1b and TGF-b1 down-regulate ENaC biosynthesis and indicate a critical role for these mediators in the impaired fluid clearance of patients with acute lung injury.