Effets des activateurs pharmacologiques de Nrf2 sur la réponse antioxydante et anti-inflammatoire dans le macrophage humain

par Malika Ali

Thèse de doctorat en Physiologie, physiopathologie

Sous la direction de Marcel Bonay.

Le président du jury était Saadia Kerdine-Rômer.

Le jury était composé de Sophie Lanone, Marie Essig, Thérèse Deramaudt, Dominique Bonnefont-Rousselot.

Les rapporteurs étaient Sophie Lanone, Marie Essig.


  • Résumé

    Etat de la question : Les infections respiratoires jouent un rôle important dans les exacerbations au cours des pathologies respiratoires chroniques (bronchopneumopathie chronique obstructive, asthme, insuffisance respiratoire des maladies neuromusculaires). Ces exacerbations entraînent une augmentation de la morbidité et de la mortalité, une dégradation de la qualité de vie et une majoration des dépenses de santé. En contact direct avec l’environnement extérieur, les voies respiratoires et le poumon sont la première cible des aérocontaminants tels que les oxydants issus de polluants atmosphériques et les agents microbiens. Les cellules inflammatoires (macrophages et polynucléaires neutrophiles) réagissent à l’agression microbienne en augmentant leur production d’oxydants. L’excès d’oxydants a un effet bactéricide bien connu mais peut conduire à la mort des cellules du système respiratoire, notamment par apoptose. Pour faire face à ce stress oxydant, les cellules de l’hôte activent de nombreuses défenses antioxydantes dont l’une est la cascade signalétique contrôlée par le facteur de transcription Nrf2 (Nuclear factor Erythroid 2-related factor 2). Nrf2 joue un rôle crucial dans l’induction de l’expression de nombreux gènes codant pour les enzymes de phase II telles que : hème oxygénase 1, glutathion-S-transférases, catalase, superoxyde dismutase, NADPH quinone oxydoréductase et époxyde hydrolase. Ces enzymes peuvent être impliquées dans les réponses anti-inflammatoires, antioxydantes et cytoprotectrices. En conditions normales, Nrf2 est séquestré dans le cytoplasme par son inhibiteur Keap1 (Kelch-like Ech-associated protein 1) où il est rapidement dégradé par le protéasome. En présence d’un stress oxydant, Nrf2 est libéré et transloque dans le noyau, où il hétérodimérise avec ses co-facteurs et se fixe sur les séquences régulatrices ARE (pour antioxidant responsive element) situées dans les promoteurs de plus d’une centaine de gènes dont ceux codant pour les enzymes de phase II. Nous avons démontré un lien entre la diminution de Nrf2 activée et la diminution de l’expression des enzymes de phase II dans les macrophages alvéolaires de patients atteints d'emphysème pulmonaire post-tabagique. Ce déficit pourrait être associé à une plus grande sensibilité des cellules aux infections microbiennes. Cependant, plusieurs études ont montré que la voie de signalisation Nrf2 pouvait jouer un rôle aussi bien bénéfique que délétère au cours des infections. Récemment, nous avons mis en évidence une augmentation de la bactéricidie des macrophages dérivés de la lignée THP1 après traitement par un activateur de Nrf2. Dans ces conditions, une activation des voies signalétiques contrôlées par Nrf2 et p38 MAPK conduisait à une apoptose cellulaire et une diminution de la prolifération bactérienne dans les macrophages. L’objectif principal de ce projet de thèse est de déterminer l’intérêt thérapeutique de la modulation de la voie de signalisation Nrf2 en pathologie respiratoire, en utilisant des activateurs pharmacologiques et non pharmacologiques. Objectifs du projet : - Caractériser in vitro et in vivo des effets moléculaires, cellulaires et physiologiques de la modulation de Nrf2 par des traitements pharmacologiques et non pharmacologiques ; - Comprendre les mécanismes impliqués dans la réponse immunitaire des macrophages après activation de la voie de signalisation Nrf2. Stratégies : 1. Utilisation de modèles cellulaires et murins (souris Nrf2-/-) après infection bactérienne 2. Utilisation de techniques moléculaires, cellulaires et physiologiques

  • Titre traduit

    Effects of pharmacological activators od Nrf2 on the antioxidant and the anti-inflammatory response in human macrophages


  • Résumé

    State of the question: Respiratory infections are important in exacerbations in chronic respiratory diseases (COPD, asthma, respiratory failure of neuromuscular diseases). These exacerbations lead to increased morbidity and mortality, a deterioration in the quality of life and an increase in health spending. In direct contact with the external environment, the respiratory tract and lungs are the primary target of airborne contaminants such as oxidants from air pollutants and microbial agents. Inflammatory cells (macrophages and neutrophils) react to microbial attack by increasing their production of oxidants. Excess oxidants well known bactericidal effect but can lead to cell death of the respiratory system, including apoptosis. To address this oxidative stress, the host cells activate many antioxidant defenses of which is the signaling cascade controlled by the Nrf2 transcription factor (Nuclear factor Erythroid 2-related factor 2). Nrf2 plays a crucial role in the induction of the expression of numerous genes encoding phase II enzymes such as heme oxygenase 1, glutathione S-transferase, catalase, superoxide dismutase, NADPH quinone oxidoreductase and epoxide hydrolase. These enzymes may be involved in anti-inflammatory responses, antioxidant and cytoprotective. Under normal conditions, Nrf2 is sequestered in the cytoplasm by the inhibitor Keap1 (Kelch-like Ech-associated protein 1) where it is rapidly degraded by the proteasome. In the presence of oxidative stress, Nrf2 is released and translocates into the nucleus, where it heterodimerizes with its co-factors and binds to the regulatory sequences ARE (for antioxidant responsive element) located in the promoters of more than one hundred genes including those coding for the phase II enzymes. We have shown a link between the activated reduction of Nrf2 and the decrease in the expression of phase II enzymes in alveolar macrophages from patients with post-smoking pulmonary emphysema. This deficit may be associated with a greater cell sensitivity to microbial infections. However, several studies have shown that Nrf2 signaling pathway may play a beneficial role as well as deleterious during infections. Recently, we have demonstrated an increase in macrophage bactericidal derivatives THP1 line after processing by Nrf2 activator. Under these conditions, activation of the signaling pathways controlled by Nrf2 and p38 resulted in cellular apoptosis and a decrease in bacterial growth in macrophages. The main objective of this thesis project is to determine the therapeutic value of the modulation of Nrf2 signaling pathway in respiratory diseases, using pharmacological and non-pharmacological activators. The project's objectives : - Characterize in vitro and in vivo effects of molecular, cellular and physiological modulation of Nrf2 by pharmacological and non-pharmacological treatments; - Understanding the mechanisms involved in the immune response of macrophages after activation of the Nrf2 signaling pathway. strategies: 1. Use of cell and mouse models (mouse Nrf2 - / -) after bacterial infection 2. Using molecular techniques, cellular and physiological


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