Rôle in vivo de la protéine G monomérique Rac1 dans les cellules musculaires lisses de la sphère pulmonaire : implications en physiopathologies bronchiques et vasculaires

In vivo role of the G monomeric protein Rac1 in pulmonary smooth muscle cells : involvement in bronchial and vascular physiopathologies

• Auteur / Autrice : Florian Dilasser
• Direction : Vincent Sauzeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, médecine et santé
• Date : Soutenance le 25/10/2018
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L'Unité de Recherche de l'Institut du Thorax (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Roger Marthan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marina Pretolani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Guignabert, Emmanuel Lemichez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Myocytes du muscle lisse

GTPases

Hypertension artérielle pulmonaire

Asthme

Mots clés libres

Rac1

Résumé

La fonction majeure des cellules musculaires lisses (CML) est la contraction. Dans certaines situations pathologiques, une dérégulation des CMLs conduit à une hyperréactivité et à leur dédifférenciation menant à un remodelage tissulaire. La protéine Rac1 régule in vitro des fonctions essentielles aux CMLs. L’objectif de ma thèse a été de déterminer le rôle de Rac1 in vivo dans les CMLs pulmonaires (bronchiques et vasculaires) et son importance dans le développement de pathologies. La mise en place de modèles expérimentaux m’a permis de mettre en évidence une hyperactivité de Rac1 dans les CMLs bronchiques de souris asthmatiques et dans les CMLs d’artères pulmonaires (AP) de souris atteintes d’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Par des approches in vivo et in vitro, j’ai démontré que Rac1 joue un rôle essentiel dans la contraction et la prolifération des CMLs bronchiques. A l’inverse, mes résultats démontrent que Rac1 dans les CMLs vasculaires pulmonaires est impliquée dans la production d’espèces réactives de l’oxygène induisant la prolifération des CMLs et le remodelage des AP associé à l’HTAP. Mes résultats démontrent un rôle différent de Rac1 en fonction de l’origine des CMLs mais identifient Rac1 comme une cible thérapeutique pour les pathologies associées à une hyperréactivité et/ou à un remodelage des CMLs. Un screening in silico, des tests in vitro et ex vivo, nous ont permis d’identifier un inhibiteur de Rac1 : la molécule A41. La nébulisation de l’A41 prévient l’hyperréactivité ainsi que le remodelage bronchique chez les souris asthmatiques, confirmant nos résultats sur le rôle de Rac1 dans l’asthme allergique et son intérêt thérapeutique.

Contraction is the major function of smooth muscle cells (SMC). In certain pathological situations, SMCs deregulation leads to hyperreactivity and dedifferentiation promoting tissue remodeling. The Rac1 protein regulates in vitro essential SMCs functions. The objective of my thesis was to determine the role of Rac1 in vivo in pulmonary SMCs (bronchial and vascular) and its importance in the development of pathologies. The implementation of experimental models allowed me to highlight Rac1 hyperactivity in bronchial SMCs from asthmatic mice and in pulmonary artery (PA) SMCs from mice with pulmonary hypertension (PAH). Through in vivo and in vitro approaches, I have demonstrated that Rac1 plays an essential role in the contraction and proliferation of bronchial SMCs. Conversely, my results show that Rac1 in pulmonary vascular SMCs is involved in the production of reactive oxygen species inducing SMCs proliferation and PA remodeling associated with PAH. My results demonstrate a different role of Rac1 depending on the origin of SMCs but identify Rac1 as a therapeutic target for pathologies associated with hyperreactivity and/or remodeling of SMCs. An in silico screening, in vitro and ex vivo tests, allowed us to identify a Rac1 inhibitor: the A41 molecule. Nebulization of A41 prevents hyperreactivity and bronchial remodeling in asthmatic mice, confirming our results on the role of Rac1 in allergic asthma and its therapeutic interest.