Etude de l'activation de cellules pulmonaires par un extrait de fumée de cigarette ou par l'élastase du neutrophile associés au lipopolysaccharideEtude des effets d'un inhibiteur de phophodiestérase de type 4, le roflumilast

par Tatiana Victoni

Thèse de doctorat en Biologie et sciences de la santé

Sous la direction de Elisabeth Boichot et de Vincent Lagente.

Soutenue le 24-06-2013

à Rennes 1 , dans le cadre de École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes) , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (PRES) .


  • Résumé

    La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une maladie caractérisée par une réaction inflammatoire intense avec une destruction du parenchyme pulmonaire et une perte d’élasticité du poumon conduisant à une obstruction quasi-irréversible des voies aériennes. L’utilisation du tabac est le principal facteur de risque de cette maladie. La fumée de cigarette active les cellules épithéliales et les macrophages résidents en libérant des protéases et des chimiokines. Ces phénomènes sont responsables de l’infiltration de cellules inflammatoires dans le poumon, telles que les neutrophiles, les macrophages et les lymphocytes. Ces cellules libèrent des enzymes protéolytiques capables de dégrader les composants de la matrice extracellulaire. Parmi ces protéases, l’élastase du neutrophile (NE) semble stimuler la sécrétion de cytokines, participant ainsi à une inflammation chronique. De fortes évidences montrent que des infections bactériennes récurrentes contribuent à ce processus inflammatoire et par conséquent à l’aggravation de la BPCO. A partir de ces observations, nous nous sommes intéressés aux événements précoces du développement de la BPCO associés à une infection bactérienne récurrente. Dans un premier temps, nous avons montré que l’association d’un extrait de fumée de cigarette à de faibles doses de LPS est capable d’augmenter de façon synergique la libération des chimiokines par les cellules épithéliales alvéolaires. Ce phénomène implique l’activation des voies de signalisation MAP kinase ERK1/2 et JAK/STAT. Nous avons mis en évidence que l’inhibiteur de la phosphodiestérase 4, le roflumilast N-oxide, empêche la sécrétion de ces cytokines inactivant ainsi les voies JAK/STAT et ERK1/2. Dans un deuxième temps, nous avons démontré que la NE peut conduire à la libération de chimiokines par des cellules épithéliales alvéolaires en activant la voie de signalisation p38 et que le roflumilast N-oxide diminue le taux de ces chimiokines. Une approche in vitro sur un modèle de cellules épithéliales alvéolaires a permis de démontrer l’effet synergique du CSE associé au LPS sur la libération de cytokines et sur l’activation des voies de signalisation. Cet effet pourrait être responsable de la progression et de l’exacerbation de la BPCO. Notre étude montre aussi les effets du roflumilast sur la libération de cytokines induites par la NE ou par le CSE/LPS. Ces résultats mettent en lumière d’autres mécanismes par lesquels le roflumilast N-oxide exerce son effet anti-inflammatoire dans la BPCO.

  • Titre traduit

    Study of the activation of pulmonary cells by cigarette smoke extract or by neutrophil elastase associated with lipopolysaccharide : Study of the effects of an inhibitor of phosphodiesterase type 4, roflumilas-N Oxyde


  • Résumé

    Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a pathology characterized by an abnormal inflammatory response and associated with a destruction of lung parenchyma and loss of lung elasticity, leading to an airway limitation not fully reversible. Tobacco smoking continues to be a major cause of COPD. Cigarette smoke activates epithelial cells and resident macrophages by releasing proteases and chemokines. This phenomenon is responsible of the migration of inflammatory cells in the lung tissue such as neutrophils, macrophages and lymphocytes. These cells are able to release proteolytic enzymes leading to the degradation of components of the extracellular matrix. Among these proteases, neutrophil elastase (NE) seems to stimulate the secretion of cytokines involved in chronic inflammation. Strong evidence shows that recurrent bacterial infections contribute to the inflammatory process and consequently to the worsening of COPD. Based on these observations, we studied the early events in the development of COPD associated with recurrent bacterial infection. Initially we showed that the combination of a cigarette smoke extract associated with low doses of LPS is able to synergistically increase the release of chemokines, by alveolar epithelial cells through the activation of MAP kinase signaling pathways ERK1/2 and JAK/STAT. We also demonstrated that the phosphodiesterase 4 inhibitor, roflumilast N-oxide (RNO) inhibits the secretion of these cytokines, thereby inactivating pathways JAK/STAT and ERK1/2. Moreover, we have demonstrated that neutrophil elastase (NE) can lead to the release of chemokines by alveolar epithelial cells by activating the p38 signaling pathway. Moreover the treatment of the cells with roflumilast N-oxide significantly reduces the production of these chemokines. This in vitro model demonstrates the synergistic effect of CSE associated with LPS on the release of cytokines and activation of signaling pathways. This effect could be responsible for the progression and exacerbation of COPD. Our study also shows the effect of RNO on the release of cytokines induced by NE or by the combination CSE/LPS. These results highlight other mechanisms by which Roflumilast N-oxide exerts its anti-inflammatory effect in COPD


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