Bronchopneumopathie chronique Obstructive et Récepteurs Nicotiniques

par Zania Diabasana

Projet de thèse en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Gaëtan Deslee et de Valerian Dormoy.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Sciences Fondamentales - Santé , en partenariat avec P3CELL - Pathologies Pulmonaires et Plasticité Cellulaire (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Equipe : INSERM UMR-S U1250 P3Cell Projet de thèse : BORN (Bronchopneumopathie chronique obstructive et récepteurs nicotiniques) La Broncho-Pneumopathie Obstructive Chronique (BPCO) est un problème de santé publique majeur. La BPCO sera la 3ème cause de mortalité dans le monde en 2020 et la 5ème cause de morbidité. Cette pathologie respiratoire touche 4 millions de personnes et entraine le décès de 16 000 malades par an en France. Elle est caractérisée par une limitation progressive et irréversible des débits aériens en raison de deux entités cliniques et pathologiques différentes à savoir la bronchite chronique caractérisée par l'obstruction bronchique, conséquence de l'inflammation et du remodelage des voies aériennes accompagnés de l'augmentation de la production du mucus bronchique et l'emphysème, caractérisé par la destruction progressive des parois alvéolaires. Le tabagisme est à lui seul et de loin le principal facteur de risque pour la BPCO, 90% des patients souffrant de BPCO sont en effet des fumeurs ou d'anciens fumeurs. Cependant, bien que les fumeurs présentent une diminution plus rapide du VEMS que les non-fumeurs, seuls 10 à 20% des fumeurs vont développer une BPCO et la BPCO est par ailleurs également observée en absence de tabagisme, suggérant une susceptibilité individuelle non encore élucidée. Les prédispositions génétiques au développement de la BPCO ont été récemment recherchées. L'identification de déterminants génétiques de la BPCO pourrait ainsi préciser des mécanismes moléculaires et permettre, non seulement, la mise en place de stratégies préventives ou curatives, mais aussi préciser des facteurs de risque pour la BPCO. Par conséquent, des études pangénomiques ont été réalisées et ont permis de montrer que les variants génétiques des locus codant pour les sous-unités alpha3 (CHRNA3) et alpha5 (CHRNA5) des récepteurs nicotiniques à l'acétylcholine du chromosome 15q24/25, rs1051730 et rs8034191, polymorphismes nucléotidique simples (SNP), ont été récemment et directement associés à la fois à la diminution de la fonction respiratoire dans la BPCO et à l'emphysème pulmonaire dont notamment le SNP rs16969968 du CHRNA5 appelé SNPalpha5. De précédentes études du laboratoire avaient montré que le SNPalpha5 est impliquée dans l'altération de la régénération épithéliale ainsi que dans l'apparition d'emphysèmes chez la souris. L'objectif de ma thèse sera donc de se focaliser sur l'Homme et de déterminer le rôle du SNPalpha5 dans la BPCO sur différents mécanismes. Tout d'abord, le lien entre le statut du SNPalpha5 (absence, homozygote et hétérozygote) et l'évolution de la maladie sera établi par génotypage. Puis l'effet sur le remodelage de l'épithélium respiratoire chez l'Homme sera étudiée à partir de cellules bronchiques issus de patients caractérisés sur le plan phénotypique et génétique pour le statut du SNPalpha5 par culture des cellules en interface air/liquide et étude immunohistochimique. Par ailleurs, les molécules impliquées dans le remodelage de l'épithélium, comme les cytokines pro-inflammatoires qui sont surexprimées chez les patients BPCO, seront aussi étudiées au cours des différentes phases de la régénération à travers des dosages Elisa, des analyses d'ARNm par RT-qPCR et des études immunohistochimiques. Ensuite l'apparition de lésions de l'épithélium des voies aériennes et la formation de l'emphysème seront analysées sur des groupes de souris sauvages, hétérozygotes et homozygotes pour le SNPalpha5. Enfin, la sensibilité à l'infection sera étudiée en mettant des cultures de cellules respiratoires humaines en interface air/liquide en contact avec plusieurs souches bactériennes afin de tester la réponse des cellules. Au total, les travaux entrepris devraient permettre de déterminer le rôle du SNPalpha5 dans la BPCO. A long terme et en fonction des résultats obtenus, des thérapies ciblées par des modulateurs allostériques positifs contre ce SNPalpha5 pourraient être proposées dans le cadre de cette pathologie particulièrement importante.

  • Titre traduit

    Chronic Obstructive Pulmonary Disease and Nicotinic Receptors


  • Résumé

    Team : INSERM UMR-S 1250 P3Cell Thesis Project : CPNR (Chronic Obstructive Pulmonary Disease and Nicotinic Receptors) Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a major healthcare problem that is predicted to become the third leading cause of death in 2020 and the fifth leading cause of morbidity worldwide. In France, approximately 4 million people are concerned by this respiratory disease and among them, 16,000 die of it annually. COPD is characterized on the one hand, by progressive and irreversible airflow obstruction caused by chronic bronchitis that is a chronic obstruction resulting from inflammation and airway remodeling, and on the other hand by emphysema characterized by widespread destruction of alveolar walls. Tobacco smoking represents the main COPD risk factor given that 90% of patients are smokers or former ones. However, even though smokers display a faster FEV (Forced Expiratory Volume) decline compared to non-smokers, only 10% to 20% of them develop a COPD in their lifetime. Moreover, this disease is also observed in never smokers implying an individual susceptibility not clarified yet. Thus, genetic predispositions to COPD development have been investigated. Identifying the genetic determinants in COPD might be helpful to determine molecular mechanisms, and therefore to find preventive strategies as well as precising COPD risk factors. Consequently, pangenomic studies were carried out and showed that genetic variants of the locus 15q24/25, rs1051730 and rs80334191, coding for alpha3 (CHRNA3) and alpha5 (CHRNA5) nicotine acetylcholine receptor (nAchR) subunits, which are called single nucleotide polymorphisms (SNPs), were directly associated to both respiratory function decline in COPD and pulmonary emphysema mainly due to rs16969968 SNP also known as SNPalpha5. Previous laboratory studies have shown that this SNPalpha5 is implicated in impaired regeneration of the airway epithelium, and in emphysema appearance in mice. My thesis project is aimed at determining the role of the SNPaplha5 on different COPD mechanisms by focusing on human. First, the relationship between the SNPalpha5 (absence, homozygous and heterozygous) and the disease evolution will be established by SNPalpha5 genotyping. Then, the effect on respiratory epithelium remodeling will be studied using bronchus cells obtained from patients well characterized on SNPalpha5 status at phenotypic and genotypic levels. To do so, Airway Liquid Interface (ALI) culture and immunohistochemistry studies will be carried out. Furthermore, the molecules implicated in airway remodeling, such as pro-inflammatory cytokines overexpressed in COPD patients, will be studied during the different regeneration stages using ELISA assay, RTqPCR for mRNA analysis and immunochemistry. Afterwards, the mechanisms of airway epithelium damage and emphysema appearance will be analyzed on groups of wild-type, heterozygous and homozygous mice. Finally, the study of infection susceptibility by putting ALI human respiratory cells in contact with several bacterial strains will provide some information on the cellular response. Taken together, the investigations undertaken should lead to determine the role of SNPalpha5 in COPD. In the long-term and according to the achieved results, targeted therapies using positive allosteric modulators against this SNPaplha5 may be proposed within the context of this particularly important disease.