Acide hyaluronique et inflammation pulmonaire dans la mucoviscidose (CFILHA)

par Antony Hoarau

Projet de thèse en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Christelle Coraux et de Michel Abely.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Sciences Fondamentales - Santé , en partenariat avec P3CELL - Pathologies Pulmonaires et Plasticité Cellulaire (laboratoire) depuis le 30-09-2018 .


  • Résumé

    Modulation de l'inflammation bronchique par l'acide hyaluronique dans la mucoviscidose La Mucoviscidose (Cystic Fibrosis: CF) est la première maladie génétique mortelle, due à des mutations du gène CFTR codant un canal chlore de faible conductance AMPc-dépendant. Actuellement, 70 000 personnes sont atteintes dans le monde, dont plus de 7 000 en France. La maladie affecte la plupart des organes sécréteurs mais la maladie pulmonaire est responsable de la morbidité et de la mortalité chez les patients atteints. Le dysfonctionnement de CFTR entraine une déshydratation et une accumulation du mucus dans les voies aériennes auxquelles s'associent des infections bronchiques récurrentes et une inflammation pulmonaire chronique. Dans la CF, un remodelage intense de l'épithélium respiratoire est observé. Ce remodelage, caractérisé par l'apparition d'une métaplasie malpighienne qui va remplacer l'épithélium mucociliaire pseudostratifié et d'une hyperplasie de cellules sécrétrices de l'épithélium de surface bronchique, participe à l'altération du mécanisme de clairance mucociliaire. L'obstruction bronchique est probablement liée, au moins en partie, à l'état inflammatoire chronique mais également à l'infection pulmonaire, récurrente chez les patients CF. Actuellement, il existe une prise en charge médicamenteuse des symptômes inflammatoires ou infectieux, mais aucun traitement du remodelage épithélial n'existe. Dans une étude précédente, nous avons pu montrer que l'inflammation pulmonaire concourt, à divers niveaux et de diverses manières, au développement du remodelage de l'épithélium qui couvre les voies aériennes. L'acide hyaluronique (HA) est un protéoglycane de grande taille qui présente, à notre sens, un intérêt majeur dans le cadre des pathologies respiratoires inflammatoires chroniques. En effet, l'HA est décrit comme un candidat intéressant en termes de molécule lubrifiante pouvant favoriser la clairance mucociliaire. De plus, il s'accumule en grande quantité dans les zones bordant les lésions et dans les fluides de lésion, suggérant son implication dans la réparation des plaies, processus précoce de la régénération épithéliale. Egalement, l'HA pourrait jouer un rôle protecteur contre les lésions dans nombre de maladies respiratoires. Il semble également avoir un effet protecteur vis-à-vis des pathogènes et de leurs effets délétères sur l'épithélium respiratoire. Enfin, en fonction de son poids moléculaire, l'HA module l'inflammation. L'ensemble de ces données suggère un rôle thérapeutique potentiel de l'HA pour les patients souffrant de pathologies respiratoires inflammatoires chroniques comme la CF. L'objectif principal de notre projet est de déterminer la capacité de l'HA de 40 kDa obtenu par fermentation de végétaux (ARD, Pomacle) à réguler l'inflammation de l'épithélium bronchique humain mucoviscidosique. Pour ce faire, nous avons à disposition un modèle in vitro de culture de cellules humaines issues de patients, permettant de mimer 1) la cinétique de régénération et la reconstitution ad integrum de l'épithélium respiratoire et 2) de mimer le remodelage de l'épithélium pathologique. Il constitue donc un modèle de choix pour l'étude de l'influence de molécules d'intérêt pharmacologique sur la régénération, le remodelage et l'état inflammatoire de l'épithélium bronchique humain CF. Notre projet propose donc 1) d'étudier l'effet anti-inflammatoire préventif potentiel de l'HA de 40 kDa sur l'épithélium bronchique CF afin de déterminer si un traitement par cet HA peut protéger l'épithélium CF de l'inflammation et de ses effets; 2) d'étudier l'effet anti-inflammatoire curatif potentiel de l'HA sur l'épithélium bronchique CF afin de déterminer si un traitement par cet HA peut inhiber l'inflammation et ses effets; et 3) déterminer si la forme de l'HA (poids moléculaire et forme ionique) modifie ses fonctions de régulation de l'inflammation. Au total, ce programme de recherche devrait permettre de mettre en évidence le rôle pharmacologique bénéfique d'un composé issu des agro-ressources locales, l'HA, dans une pathologie respiratoire qui, bien que rare, est la première pathologie génétique dans les populations caucasiennes.

  • Titre traduit

    Hyaluronic acid and pulmonary inflammation in cystic fibrosis (CFILHA)


  • Résumé

    Modulation of bronchial inflammation by hyaluronic acid in cystic fibrosis Mucoviscidosis (Cystic Fibrosis: CF) is the first fatal genetic disease caused by mutations in the CFTR gene encoding a cAMP-dependent low-conductivity chlorine channel. Currently, 70,000 people are affected worldwide, including more than 7,000 in France. The disease affects most secretory organs, but lung disease is responsible for morbidity and mortality in patients with the disease. CFTR dysfunction leads to dehydration and accumulation of mucus in the airways associated with recurrent bronchial infections and chronic pulmonary inflammation. In CF, intense remodeling of the respiratory epithelium is observed. This remodeling, characterized by the appearance of a squamous metaplasia that will replace the pseudostratified mucociliary epithelium and a hyperplasia of cells secreting the bronchial surface epithelium, contributes to the alteration of the mucociliary clearance mechanism. Bronchial obstruction is probably related, at least in part, to the chronic inflammatory state but also to recurrent pulmonary infection in CF patients. Currently, there is medication for inflammatory or infectious symptoms, but no treatment for epithelial remodeling exists. In a previous study, we were able to show that pulmonary inflammation contributes, at various levels and in various ways, to the development of remodeling of the epithelium that covers the airways. Hyaluronic acid (HA) is a large proteoglycan which, in our opinion, is of major interest in the context of chronic inflammatory respiratory diseases. Indeed, HA is described as an interesting candidate in terms of lubricating molecule that can promote mucociliary clearance. In addition, it accumulates in large amounts in areas bordering lesions and lesion fluids, suggesting its involvement in wound repair, an early process of epithelial regeneration. Also, HA could play a protective role against lesions in many respiratory diseases. It also appears to have a protective effect against pathogens and their deleterious effects on the respiratory epithelium. Finally, depending on its molecular weight, HA modulates inflammation. All of these data suggest a potential therapeutic role of HA for patients with chronic inflammatory respiratory diseases such as CF. The main objective of our project is to determine the capacity of the 40 kDa HA obtained by fermentation of plants (ARD, Pomacle) to regulate the inflammation of the human cystic fibrosis bronchial epithelium. To do this, we have available an in vitro model of culture of human cells from patients, to mimic 1) the kinetics of regeneration and the reconstitution of the respiratory epithelium ad integrum and 2) to mimic the remodeling of the pathological epithelium. It is therefore a model of choice for the study of the influence of molecules of pharmacological interest on the regeneration, remodeling and inflammatory state of human bronchial epithelium CF. Our project therefore proposes 1) to study the potential preventive anti-inflammatory effect of 40 kDa HA on bronchial epithelium CF to determine whether treatment with this HA can protect CF epithelium from inflammation and its effects; 2) to study the potential curative anti-inflammatory effect of HA on bronchial epithelium CF to determine whether treatment with this HA can inhibit inflammation and its effects; and 3) to determine if the shape of the HA (molecular weight and ionic form) modifies its functions of regulating inflammation. In total, this research program should make it possible to highlight the beneficial pharmacological role of a compound derived from local agro-resources, HA, in a respiratory pathology that, although rare, is the first genetic pathology in Caucasian populations.