VIPEBCO - Rôle du vieillissement et des peptides d'élastine sur la réponse immune adaptative au cours de la BPCO

par Alexandre Pierre

Projet de thèse en Médecine - STS

Sous la direction de Richard Le naour.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences, Technologies, Santé , en partenariat avec (IAFBB) Immunité Adaptative et Fonctionnalité des Barrières Biologiques IMAB (laboratoire) depuis le 09-09-2014 .


  • Résumé

    La BPCO est une maladie inflammatoire chronique qui aboutit à la destruction irréversible du parenchyme pulmonaire. Cette altération pulmonaire est la conséquence d'une infiltration importante de cellules du système immunitaire inné et adaptatif qui génèrent un environnement pro-inflammatoire. Au niveau de l'immunité adaptative, les lymphocytes T CD8+ T cytotoxiques (Tc) et les lymphocytes T CD4+ helper (Th) sont activement impliqués dans la physiopathologie de la BPCO. Cependant, malgré un grand nombre d'études réalisées, l'orientation de la réponse des cellules Th et Tc au cours de la BPCO n'est pas entièrement élucidée et reste controversée. Une meilleure compréhension des mécanismes mettant en jeu les cellules Th et Tc pourrait permettre de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques mieux ciblées. Bien que l'exposition au tabac soit le facteur de risque majoritaire de la BPCO, le vieillissement semble également être une composante importante à prendre en compte puisque la prévalence de la maladie augmente avec l'âge, et que l'exposition à la fumée de cigarette ainsi que l'évolution naturelle de la maladie provoquent un vieillissement accéléré du tissu pulmonaire. Le vieillissement physiologique s'accompagne d'une altération du système immunitaire ou "immunosénescence". La conséquence principale de l'immunosénescence est une dérégulation phénotypique et fonctionnelle de l'immunité générale qui devient moins efficace à protéger l'organisme contre les agressions extérieures. Tout au long de la vie, les stimulations antigéniques conséquences d'un contact avec un agent pathogène activent les lymphocytes T qui se différencient en cellules effectrices qui prolifèrent (expansion clonale) et qui acquièrent la capacité à reconnaitre et à détruire les micro-organismes pathogènes. Après le pic d'expansion clonal et la clairance de l'agent pathogène, une partie des cellules T spécifiques de l'antigène entrent en apoptose alors que l'autre partie constitue un pool de cellules mémoires ayant un fort potentiel prolifératif. Ces cellules participent à la veille immunitaire et ont une capacité majorée à répondre efficacement à un nouveau contact avec l'agent pathogène. La caractéristique phénotypique principale des cellules mémoires sénescentes est l'absence d'expression membranaire du marqueur CD28, une molécule clé de l'activation lymphocytaire lors de la présentation de l'antigène. L'émergence de clones T CD4+ ou T CD8+ n'exprimant plus le marqueur CD28 au cours de la BPCO suggère que cette maladie pourrait être apparentée à une maladie du vieillissement Par ailleurs, la conséquence des modifications immunologiques liées au vieillissement est la mise en place d'un mécanisme de compensation qui génère une inflammation chronique ou "inflammaging ». L'inflammaging correspond à l'installation d'une inflammation chronique de bas niveau associé à un relargage de grandes quantités d'agents pro-inflammatoires et de protéases dans les tissus et notamment dans les muqueuses (dont la muqueuse respiratoire). L'inflammaging est associé à une susceptibilité accrue à développer des maladies infectieuses et chroniques inflammatoires. Plusieurs modèles murins de BPCO ont été décrits dans la littérature. Le modèle basé sur l'inhalation de fumée de cigarette est le modèle le plus proche de la réalité physiopathologique. Ce modèle a cependant l'inconvénient d'être un modèle d'étude long (environ 6 mois pour obtenir un emphysème) et coûteux. L'instillation intra-trachéale d'élastase constitue une alternative simple, moins coûteuse et plus rapide (21 jours) pour déclencher un emphysème chez la souris. Plus récemment, l'EA4683 est parvenue à mettre au point un modèle murin d'emphysème par instillation intra-trachéale du peptide d'élastine VGVAPG. Ce peptide pro-inflammatoire possède des propriétés de chimio-attraction pour les cellules immunitaires mononuclées, ainsi que la capacité à les activer et induire le relargage de protéases qui vont détruire le tissu pulmonaire et perpétuer de nouveaux peptides pro-inflammatoires alimentant la boucle d'auto-amplification. Ces deux modèles sont utilisés en routine dans le laboratoire. Sur la base des résultats du laboratoire et des données de la littérature, nous avons fait l'hypothèse que le vieillissement et les peptides d'élastine modulent l'équilibre Th au cours de la BPCO. L'impact du vieillissement et des peptides d'élastine sera évalué en comparant la polarisation Th et Tc chez des souris jeunes et des souris âgées.

  • Titre traduit

    Role of aging and elastin peptides on the adaptive immune response in COPD


  • Résumé

    COPD is a chronic inflammatory and irreversibly progressive lung destructive disease. The lung damage is the result of a significant infiltration of cells of the innate and adaptive immune system that generate a pro-inflammatory environment. At the adaptive immune level, the CD8+ T cytotoxic cells (Tc) and the CD4+ T helper cells (Th) are actively involved in the pathophysiology of COPD. However, despite a number of studies carried out, orientation of the Th and Tc cell response during COPD is not fully understood and remains controversial. Better understanding of mechanisms involving Th and Tc cells could be used to propose new better targeted therapeutic strategies. Although cigarette smoke exposure is the most common factor of COPD development, aging also appears to be a significant component to be considered since COPD prevalence increases with age and cigarette smoke exposure the natural evolution of the disease accelerate aging of lung tissue. Aging elicits immune alteration called Immunosenescence. The mainly consequence of immunosenescence is a phenotypic and functional dysregulation of immune cells, with a decline of immune vigilance in aging people and increasing susceptibility to external aggressions. Throughout life, antigen stimulations following contact with a pathogen activate T cells which differentiate into effector cells that proliferate (clonal expansion) and that acquire the ability to recognize and destroy pathogens. After the peak of clonal expansion and clearance of pathogen, part of the antigen specific T cells undergo apoptosis while the other part constitutes a memory pool of cells with high proliferative potential. These cells are involved in immune monitoring and have increased capacity to effectively respond to a new contact with the pathogen. The main phenotypic characteristic of senescent memory cells is the lack of membrane expression of the CD28 marker, key molecule involved in lymphocyte activation during antigen presentation. Emergence of CD4+ or CD8+ T cell clones that do not express the CD28 surface marker during COPD suggests that this pathology might be related to an aging disease. Moreover, the consequence of aging-induced immunologic alteration is the establishment of compensation mechanisms that generates chronic inflammation knows as Inflammaging. Inflammaging is associated with development of low chronic inflammation level associated with a release of large amounts of pro-inflammatory agents and proteases in the tissues and mucosal sites (including respiratory mucosa). Inflammaging is thus associated with increased susceptibility to develop infectious and chronic inflammatory diseases. Several murine models of COPD are well described in literature. The model based on inhalation of cigarette smoke is the closest model of the pathophysiological reality. However, this model has the disadvantage to be a heavy model to implement (about 6 months to get emphysema) and also very expensive. The intra-tracheal instillation of elastase is a simple alternative, less costly and faster (21 days) to induce emphysema in mice. More recently, the EA4683 unit has developed a mouse model of emphysema by intratracheal instillation of the VGVAPG elastin peptide. This proinflammatory peptide has chemoattractive properties towards immune mononuclear cells as well as the ability to activate and induce the release of proteases that destroy lung tissue and perpetuate synthesis of new pro-inflammatory peptides creating a self-amplification loop of activation. Both models are routinely used in the laboratory. Basis on our laboratory results and data from literature, we hypothesized that aging and elastin peptide modulate Th balance in COPD. Impact of aging and Elastin peptides will be evaluated by comparison of Th polarization between young and old mice.