Les canaux anioniques sensibles au gonflement cellulaire : inhibiteurs, perméabilité, rôle dans la transition épithéliomésenchymateuse et l’inflammasome

Volume regulated anion channels : chloride channels, LRRC8/VRAC, glutathione, epithelial-mesenchymal transition, inflammasome, inhibitors

• Auteur / Autrice : Jonas Friard
• Direction : Christophe Duranton, Isabelle Rubera
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 23/11/2018
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de PhysioMédecine Moléculaire (Nice ; 2014-....) - Laboratoire de PhysioMédecine Moléculaire
• Jury : Président / Présidente : Florian Lesage
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florian Lesage, Frédéric Becq, François Rassendren, Valérie Urbach
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Frédéric Becq, François Rassendren

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inhibiteurs

Transition épithélio-mésenchymateuse

Glutathion

Canaux chlorures

Mots clés libres

Canaux chlorures

LRRC8/VRAC

Glutathion

Transition épithéliomésenchymateuse

Inflammasome

Inhibiteurs

Chloride channels

LRRC8/VRAC

Glutathione

Epithelial-mesenchymal transition

Inflammasome

Inhibitors

Résumé

Les canaux anioniques ont toujours été sous-estimés par rapport aux canaux cationiques principalement en raison des difficultés à caractériser leurs identités moléculaires et par l'absence d'inhibiteurs sélectifs puissants. C’est une classe comportant une grande hétérogénéité et une importante complexité comprenant entre autres le CFTR activé par l’AMP cyclique, les anoctamines activées par le calcium intracellulaire et les canaux VRAC activés lors d’un gonflement cellulaire. L’identité moléculaire d’une protéine essentielle aux courants ioniques déclenchés par le gonflement cellulaire a été découverte en 2014, permettant de pouvoir enfin investiguer le fonctionnement et le rôle de ces canaux. Dans une première partie, nous avons démontré l’absence de spécificité des inhibiteurs des principaux canaux chlorures. Cette étude met en exergue le besoin de développer de nouveaux inhibiteurs permettant de discriminer les différents canaux chlorures, mais aussi la nécessité de coupler l’approche pharmacologique à une approche génétique. Dans une deuxième partie, nous avons mis en évidence la perméabilité des canaux anioniques sensibles au gonflement cellulaire au glutathion, principal antioxydant cellulaire. Nos résultats suggèrent donc que les canaux VRAC pourraient être impliqués dans la régulation du stress oxydatif. Dans la troisième partie de ma thèse, nous avons montré que le facteur de croissance TGFβ1 stimule l’ouverture des canaux anioniques sensibles au gonflement cellulaire. Cette activation s’accompagne d’une perte de glutathion et d’une accumulation intracellulaire d’espèces réactives de l’oxygène. Cette dernière est à l’origine d’une transition épithélio-mésenchymateuse des cellules rénales. L’inhibition pharmacologique ainsi que la répression génétique des canaux VRAC réduit significativement les effets du TGFβ1. Enfin dans la dernière partie, nous avons caractérisé le rôle des canaux anioniques sensible au gonflement cellulaire dans la sécrétion de facteurs pro-inflammatoires par les macrophages stimulés par un choc hypotonique. En collaboration, nous avons montré que le blocage de la régulation du volume cellulaire, sous le contrôle de ces canaux, entraine une inhibition de l’activation de l’inflammasome et donc de la sécrétion des facteurs pro-inflammatoires. Bien que les mécanismes de signalisation cellulaire restent à déterminer, ces travaux mettent en lumière l’importance des canaux anioniques sensibles au gonflement cellulaire dans la transition épithéliomésenchymateuse et l’inflammasome. Il apparait que ces canaux pourraient être des cibles thérapeutiques prometteuses dans un certain nombre de pathologies et qu’il est primordial de poursuivre les investigations dans ce domaine.

Anion channels have always been underestimated compared to cationic channels mainly because of the difficulty in characterizing their molecular identities and the absence of potent selective inhibitors. It is a class with great heterogeneity and complexity, including CFTR activated by cAMP, anoctamines activated by intracellulaire calcium and VRAC channels activated by cell swelling. The molecular identity of an essential protein to the ionic currents triggered by cell swelling was discovered in 2014, allowing the scientist community to investigate the role of these channels. In a first part, we highlighted the lack of specificity of the inhibitors of different chloride channels. This study shed lights on the need to develop new inhibitors to discriminate the different chloride channels, but also the need to couple the pharmacological approach to a genetic approach. In a second part, we have demonstrated the glutathione permeability of Volume Regulated Anion Channels. Our results therefore suggest that VRAC channels might be involved in the regulation of oxidative stress as glutathione is the main antioxidant within the cell. In the third part of my thesis, we have shown that TGFβ1 growth factor stimulates the opening of Volume Regulated Anion Channels which is correlated with both a loss of glutathione and an intracellular accumulation of reactive oxygen species. The latter is at the origin of an epitheliomesenchymal transition of renal cells. The pharmacological inhibition as well as the genetic repression of the VRAC channels significantly reduces the effects of TGFβ1. Finally, in the last part, we characterized the role of Volume Regulated Anion Channels in the secretion of pro-inflammatory factors by macrophages stimulated by hypotonic shock. In collaboration, we have shown that blocking the regulation of cell volume, under the control of these channels, leads to an inhibition of the inflammasome and therefore of the secretion of pro-inflammatory factors. Although cell signaling mechanisms remain to be determined, this work highlights the importance of VRAC in the epithelial-mesenchymal transition and inflammasome. It appears that these channels could be promising therapeutic targets in a certain number of pathologies and that it is essential to continue the investigations in this field.