Implication de l'endotheline-1 dans l'adhérence et l'activation des polynucléaires neutrophiles dans la drépanocytose

par Bérengère Koehl

Thèse de doctorat en Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie. Biomolécules et thérapeutiques

Sous la direction de Caroline Le Van Kim et de Pierre-Louis Tharaux.

Soutenue le 11-01-2017

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris) , en partenariat avec Biologie intégrée du globule rouge (Paris) (laboratoire) et de Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) (établissement de préparation) .


  • Résumé

    La drépanocytose est une maladie génétique du globule rouge, due à une mutation ponctuelle du gène β de la chaine de l’hémoglobine. Néanmoins, la physiopathologie de la maladie va bien au-delà des anomalies érythrocytaires, avec notamment un dysfonctionnement vasculaire et leucocytaire qui font toute la complexité de la maladie. Au cours de ce travail, nous avons étudié le rôle de l’endothéline-1, peptide vaso-constricteur impliqué de nombreuses pathologies notamment vasculaires, sur l’activation et l’adhérence des polynucléaires neutrophiles dans la drépanocytose. Nous avons travaillé à la fois sur un modèle murin de drépanocytose (les souris SAD) et sur des échantillons sanguins de patients. Sur le modèle animal, nous avons réalisé des expériences de microscopie intravitale, permettant de tester in vivo l’effet des antagonistes des récepteurs ETA et ETB à l’endothéline sur le recrutement des polynucléaires neutrophiles. Sur les échantillons de sang de patients drépanocytaires, nous avons testé in vitro l’adhérence en flux des neutrophiles à l’endothélium vasculaire en réponse au blocage des récepteurs ETA et ETB. Nous avons enfin étudié l’expression des récepteurs ETA et ETB à la surface des neutrophiles et les voies de signalisations découlant de leur activation.Sur le modèle de souris drépanocytaire, l’inhibition des récepteurs ETA, mais surtout ETB permet de limiter le recrutement leucocytaire important provoqué par un stimulus inflammatoire. Ces résultats confirment le rôle d’ETA et celui, plus inattendu, d’ETB dans toutes les étapes d’adhérence des polynucléaires neutrophiles et dans leur transmigration tissulaire en contexte drépanocytaire.Sur des échantillons humains, nous avons confirmé le rôle crucial d’ETB dans l’adhérence des polynucléaires neutrophiles. Nous avons également confirmé la présence de récepteurs ETA et ETB à la surface des neutrophiles. Le récepteur ETB active une voie de signalisation responsable d’une mobilisation du calcium intra cytoplasmique, mais indépendante de l’activation de la phospho-inositide 3-kinase. Enfin, nous avons montré la capacité de ces cellules à synthétiser et excréter elles-mêmes de l’endothéline-1, pérennisant ainsi probablement la réponse inflammatoire et le recrutement leucocytaire. En conclusion, notre travail a permis de mettre en évidence le rôle important du récepteur ETB dans le recrutement des polynucléaires neutrophiles dans la drépanocytose. Ces données suggèrent que les antagonistes des récepteurs à l’endothéline pourraient être bénéfiques en prévention des phénomènes vaso-occlusifs chez les patients drépanocytaires.

  • Titre traduit

    Role of Endothelin-1 in neutrophils activation and adhesion in sickle cell disease


  • Résumé

    Sickle cell disease is a genetic disorder affecting red blood cells, due to a point mutation in the β chain of the hemoglobin gene. However, the pathophysiology of the disease goes well beyond the erythrocyte abnormalities, including vascular and white blood cell dysfunctions that contribute to the complexity of the disease. In this project, we investigated the role of endothelin-1, a powerful vasoconstrictor peptide involved in many vascular diseases, on activation and adhesion of neutrophil in sickle cell disease.We worked on both a mouse model of sickle cell disease (SAD mice) and blood samples from patients. In mice, we performed intravital microscopy experiments, to test the in vivo effect of endothelin receptor antagonists ETA and ETB on neutrophils recruitment. On blood samples from patients with sickle cell disease, we tested in vitro adhesion of neutrophils to vascular endothelium in response to the blocking of ETA and ETB receptors. Finally, we studied the expression of ETA and ETB receptors on neutrophils and the signaling pathways resulting in their activation.In our mouse model of sickle cell disease, the inhibition of both endothelin receptors ETA and ETB limits the major leukocyte recruitment caused by an inflammatory stimulus. These results confirm the role of ETA and the more unexpected important role of ETB in all stages of neutrophil adhesion and transmigration in sickle cell context.On human samples, we demonstrated the crucial role of ETB in neutrophils adhesion. We also confirmed the expression of ETA and ETB receptors on neutrophils. ETB receptor activates a signaling pathway responsible for intracytoplasmic calcium mobilization, but not involving the activation of phosphoinositide 3-kinase. Finally, we have shown the ability of neutrophils to synthesize and secrete endothelin-1, which can contribute to sustain the inflammatory stimulation and increased leukocyte recruitment.In conclusion, our work has highlighted the important role of ETB receptor in the recruitment of neutrophils in sickle cell disease. These data suggest that the antagonists of endothelin could be beneficial in prevention of vaso-occlusive events in sickle cell patients.

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