Rétinoïdes en intra-trachéal et occlusion de trachée dans le traitement anténatal de la hernie diaphragmatique congénitale sur un modèle lapin

Intratracheal Retinoids and Tracheal Occlusion in the Antenatal Treatment of Congenital Diaphragmatic Hernia in a Rabbit Model

• Auteur / Autrice : Amélie Delabaere
• Direction : Denis Gallot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la sante
• Date : Soutenance le 13/09/2017
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique, Reproduction et Développement (Clermont-Ferrand) - Génétique- Reproduction et Développement - Clermont Auvergne / GReD
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Loïc Blanchon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Véronique Houfflin-Debarge, Alexandra Benachi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rétinoïdes

Hernie diaphragmatique

Mots clés libres

Hernie de coupole diaphragmatique

Rétinoïdes

Injection intra-trachéale

Congenital diaphragmatic cupola hernia

Retinoids

Intra-tracheal injection

Résumé

La hernie de coupole diaphragmatique (HCD) congénitale est une anomalie de développement du diaphragme survenant au cours de l’embryogénèse, qui laisse persister une communication entre les cavités péritonéale et pleurale. Dans sa forme la plus fréquente, elle concerne la région postérolatérale de la coupole diaphragmatique gauche (85% des cas). Elle rend possible la migration intrathoracique de viscères abdominaux et nuit à l’efficacité inspiratoire des mouvements diaphragmatiques foetaux. Il en résulte une compression des viscères thoraciques qui se solde essentiellement par une hypoplasie pulmonaire, un défaut de maturation alvéolaire et une hypertension artérielle pulmonaire (HTAP), à l’origine de difficultés importantes d’adaptation néonatale. La mortalité périnatale est élevée (environ 50%, comprenant les interruptions de grossesses et les pertes foetales) et la morbidité reste importante chez les enfants survivants. Pour les formes isolées les plus sévères, une prise en charge anténatale est proposée par réalisation d’une occlusion temporaire de la trachée (OT) par voie endoscopique permettant une amélioration de la croissance pulmonaire. Ce geste s’accompagne d’une accélération de la maturation pulmonaire, observée sur modèles animaux, avec une diminution du taux de pneumocytes de type II (PII), cellules sécrétrices de surfactant pulmonaire. L’effet délétère de l’OT peut être partiellement corrigé par une désocclusion trachéale avant la naissance et/ou par l’administration de stéroïdes. L’administration de rétinoïdes pourrait aussi influencer la différenciation pulmonaire et améliorer le pronostic fœtal après OT pour HCD. Des travaux menés sur les modèles murins ont permis d’établir un lien entre rétinoïdes et HCD, notamment dans le modèle nitrofène, herbicide qui interrompt la voie de signalisation des rétinoides. Il a été montré qu’une perturbation de la voie métabolique des rétinoïdes pouvait entraîner la formation de HCD chez le foetus. La supplémentation en rétinol ou en AR aux instants clés du développement pulmonaire permettait d’en réduire l’incidence. Une supplémentation maternelle en AR permet de corriger les anomalies de maturation pulmonaire présentes dans les HCD créées chirurgicalement chez des fœtus lapins. L’implication de la voie de signalisation des rétinoïdes dans la physiopathologie de la HCD a été confirmée chez l’homme et chez les fœtus ou nouveau-nés présentant une HCD. Nous avons étudié les effets d’une administration d’AR directement dans la trachée foetale, au plus près du poumon, en complément de l’OT. Afin de pouvoir délivrer de l’AR en intra-trachéal, il était nécessaire de trouver un véhicule pour cette molécule lipophile à instiller en milieu aqueux. En utilisant un modèle de fœtus lapin à poumon sain, nous avons étudié deux véhicules possibles, les liposomes et le Miglyol® . Nous avons pu confirmer que l’OT, quelque soit la molécule injectée dans la trachée, permettait d’augmenter le volume pulmonaire et de modifier l’anatomie des voies aériennes en augmentant le CRA. La production de SP-B, protéine du surfactant, était conservée avec l’adjonction d’AR alors qu’elle était diminuée lorsque du sérum physiologique était administré. Cet effet semblait plus marqué lorsque l’AR était couplé aux liposomes. Les liposomes ont donc été choisis comme véhicule pour étudier les effets de l’injection intratrachéale d’AR couplée à l’OT sur le modèle chirurgical lapin de HDC. Nos résultats montraient que l’administration d’AR semblait diminuer le phénomène d’apoptose, potentialisait l’effet de l’OT sur l’expression d’EDNRA, reflet d’HTAP, et normalisait la production des protéines du surfactant, diminuée en cas d’OT. En conclusion, l’administration intratrachéale d’AR en même temps que l’OT pourrait améliorer la vascularisation et la maturation pulmonaires.

Congenital diaphragmatic cupola hernia (CDH) is a developmental abnormality of the diaphragm occurring during embryogenesis, which allows communication between the peritoneal and pleural cavities to persist. In its most frequent form, it affects the posterolateral region of the left diaphragmatic dome (85% of cases). It allows intrathoracic migration of abdominal viscera and impairs the inspiratory efficiency of fetal diaphragmatic movements. The result is a compression of the thoracic viscera which results essentially in pulmonary hypoplasia, a defect in alveolar maturation and pulmonary arterial hypertension (PAH), which causes significant difficulties in neonatal adaptation. Perinatal mortality is high (about 50%, including pregnancy termination and foetal loss) and morbidity remains high among surviving children. For the most severe isolated forms, antenatal care is offered by performing a temporary tracheal occlusion (TO) by endoscopic means to improve pulmonary growth. This procedure is accompanied by an acceleration of pulmonary maturation, observed in animal models, with a decrease in the rate of type II pneumocytes (PII), cells secreting pulmonary surfactant. The deleterious effect of OT can be partially corrected by tracheal disocclusion before birth and/or by steroid administration. Administration of retinoids may also influence pulmonary differentiation and improve the fetal prognosis after OT for CDH. Work in mouse models has established a link between retinoids and HCD, particularly in the nitrofen model, a herbicide that interrupts the retinoid signalling pathway. It has been shown that disruption of the retinoid metabolic pathway can lead to the formation of HCD in the foetus. Retinol or AR supplementation at key times in lung development reduced the incidence of HCD. Maternal AR supplementation can correct lung maturation abnormalities in surgically created HCD in rabbit fetuses. The involvement of the retinoid signalling pathway in the pathophysiology of CDH has been confirmed in humans and in fetuses or neonates with CDH. We have studied the effects of AR administration directly into the foetal trachea, as close to the lung as possible, in addition to EO. In order to be able to deliver AR, it was necessary to find a vehicle for this lipophilic molecule to be instilled in an aqueous medium. Using a rabbit fetus model with a healthy lung, we studied two possible vehicles, liposomes and Miglyol® . We were able to confirm that EO, whatever the molecule injected into the trachea, can increase lung volume and modify the anatomy of the airways by increasing the CRA. The production of SP-B, the surfactant protein, was preserved with the addition of AR, whereas it was decreased when saline was administered. This effect appeared to be more pronounced when AR was coupled to liposomes. Liposomes were therefore chosen as a vehicle to study the effects of intratracheal injection of AR coupled with EO on the rabbit surgical model of HDC. Our results showed that the administration of RA appeared to decrease the apoptosis phenomenon, potentiated the effect of EO on the expression of EDNRA, a reflection of PAH, and normalized the production of surfactant proteins, which is decreased in case of EO. In conclusion, the intratracheal administration of RA at the same time as EO could improve pulmonary vascularisation and maturation.