Rôle du muscle lisse bronchique dans les exacerbations asthmatiques

Role of bronchial smooth muscle on asthma exacerbations

• Auteur / Autrice : Alexis Celle
• Direction : Thomas Trian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 02/12/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche cardio-thoracique de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Sevenet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Sevenet, Carole Planès, Vincent Sauzeau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Carole Planès, Vincent Sauzeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physiopathologie

Muscles lisses

Rhinovirus

Asthme

Mots clés libres

Muscle lisse bronchique

Asthme

Rhinovirus

Bronchial smooth muscle

Asthma

Rhinovirus

Résumé

L’asthme est la maladie respiratoire chronique la plus prévalente dans le monde. La forme la plus grave, appelé asthme sévère concerne environ 5% des patients. Une des caractéristiques majeures de la physiopathologie est l’augmentation de la masse du muscle lisse bronchique (MLB) qui est proportionnel à la sévérité. De plus, des chutes brutales et périodique de la fonction respiratoire appelé exacerbation asthmatique est l’évènement le plus associé à la mortalité chez cette population. Des essais cliniques menés notamment au laboratoire ont montré une corrélation entre le remodelage bronchique et le nombre d’exacerbations. Les infections aux rhinovirus (RV) de l’épithélium bronchique (EB) sont la cause majeure de ces exacerbations. Enfin, la distance entre l’EB et le MLB est corrélé à la sévérité de l’asthme et suggère donc qu’une migration des cellules du MLB vers l’EB est l’un des mécanismes du remodelage bronchique chez les asthmatiques sévères.L’objectif de cette thèse est d’étudier l’effet chemotactique de l’infection rhinovirale d’un EB différencié en interface air liquide sur la migration cellulaire du MLB in vitro chez des patients sains et asthmatiques sévères. La migration cellulaire du MLB en réponse à du surnageant d’épithélium infecté au rhinovirus a été analysé par vidéo-microscopie. De plus le rôle de l’axe CXCR3/CXCL10 dans cette migration a été étudié par ELISA, immunomarquage, western blot, cytométrie en flux et par mesure de [Ca2+] intracellulaire. Nous avons démontré une migration spécifique des cellules du MLB d’asthmatiques en réponse à l’EB infecté au RV. Une analyse transcriptomique montre une augmentation de la quantité de CXCL10 secrété par l’EB infecté, confirmé in vitro et ex vivo sur des sérums de patients en exacerbation. L’inhibition du récepteur au CXCL10, CXCR3, des cellules du MLB abolissent la chemotaxie des asthmatiques sévères. De plus, l’exposition seule au CXCL10 suffit à reproduire la chemotaxie de ce groupe. Le mécanisme de cette migration spécifique des cellules du MLB d’asthmatiques a ensuite été étudié. Les isoformes principales de CXCR3, CXCR3-A et CXCR3-B ont des effets opposés sur la migration cellulaire (respectivement l’activation et l’inhibition). Nous avons mis en évidence une sous-expression et sous-activation de l’isoforme inhibiteur CXCR3-B dans les cellules du MLB d’asthmatiques. A l’inverse, l’expression de l’isoforme CXCR3-A et son activation calcium-dépendant est augmenté chez l’asthmatiques. De plus cette modification de la balance CXCR3-A/CXCR3-B semble spécifique du MLB car cette modification de la balance CXCR3-A/CXCR3-B n’est pas retrouvée dans d’autre types cellulaire tels que les lymphocytes circulants.Ainsi, ce travail démontre un nouveau rôle du rhinovirus dans le remodelage du muscle lisse bronchique des patients asthmatiques sévères et permet d’envisager l’axe CXCR3/CXCL10 comme une piste thérapeutique contre le remodelage du muscle lisse bronchique.

Asthma is the most common chronic respiratory disease. The most severe form called severe asthma represent 5% of patients. One of the major physiopathology characteristic is the increase of bronchial smooth muscle (BSM) mass which correlates with severity. Moreover, brutal drop of respiratory function called asthmatic exacerbation is the most associated event with mortality. Clinical trials led by the laboratory showed a correlation between bronchial remodeling and the number of exacerbations. Rhinoviral (RV) infections of the bronchial epithelium (BE) are the most common triggers for asthma exacerbations. Finally, distances between BSM and BE is correlated with the severity which suggest that migration of the BSM cells toward BE is one of the mechanism involved in the bronchial remodeling of severe asthmatics.The purpose of that thesis was to study the in vitro chemotactic effet of rhinoval infection on an air-liquid interface differentiated BE on migration of BSM cells in controls and severe asthmatics. BSM cell migration challenged with RV infected BE was assessed with video-microscopy. Moreover, the CXCR3/CXCL10 axis involved in such migration was analyzed through ELISA, immunostaining, western blot, flow cytometry and measure of intracellular [Ca2+].We have shown a specific migration of BSM cells from asthmatics toward infected RV BE. Transcriptomics analysis shown an increase of CXCL10 secreted by infected BE, confirmed in vivo and ex vivo from asthmatics exacerbating serum. Inhibition of CXCL10 receptor, CXCR3, abolished the asthmatics chemotaxy. Moreover, CXCL10 exposure was enough to reproduce the chemotaxis effect in asthmatics. We then analyzed mechanisms involved in that cell migration. Main isoforms of CXCR3, CXCR3-A and CXCR3-B has opposite effect on cell migration (activation and inhibition respectively). We enlighten an underexpression and underactivation of CXCR3-B in BSM cells from asthmatics. In contrary, expression of CXCR3-A and his calcium-dependant activation was increased in asthmatics. Finally, the shift of CXCR3-A/CXCR3-B balance seems specific of BSM cells since no such discrepancy was found in other cell types like lymphocytes.This CXCR3 isoform-dependant mechanism unveils a new role of rhinovirus-infection on BSM remodelling which could be a new therapeutic target against this unmet need in severe asthma.