Sensibilité aux hormones glucocorticoïdes : recherche des facteurs impliqués dans la variabilité inter-individuelle

Glucocorticoid hormones sensitivity : investigation of factors involved in inter-individual variability.

• Auteur / Autrice : Margaux Laulhé
• Direction : Laëtitia Martinerie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 06/11/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiologie et physiopathologie endocriniennes (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Anne Barlier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brigitte Delemer, Bruno Ragazzon, Marthe Moldes, Jean-Claude Carel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Brigitte Delemer, Bruno Ragazzon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs aux glucocorticoïdes

Insuffisance surrénale

Effets secondaires

Glucocorticoïdes

Mots clés libres

Glucocorticoïdes

Sensibilité aux glucocorticoïdes

Nr3c1

Récepteur glucocorticoïde

Insuffisance surrrénale

Glucocorticoids

Corticosteroid sensitivity

Nr3c1

Glucocorticoid receptor

Adrenal insufficiency

Résumé

Les corticoïdes de synthèse, dérivés des hormones glucocorticoïdes, représentent un traitement incontournable pour de nombreuses pathologies. Ils sont utilisés par environ 3% de la population mondiale, principalement dans le traitement des maladies inflammatoires, telles que l'asthme ou la polyarthrite rhumatoïde. Bien que la corticothérapie soit un traitement très efficace, elle entraine de nombreux effets secondaires, métaboliques, osseux et hormonaux, en particulier une insuffisance corticotrope post-corticothérapie, qu'il est difficile de prévoir. En effet, il existe une variabilité inter-individuelle dans la sensibilité aux corticoïdes encore mal comprise. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés aux facteurs génétiques impliqués dans cette variabilité inter-individuelle. D'abord, nous nous sommes intéressés à plusieurs variants du gène NR3C1 codant le récepteur glucocorticoïde (GR). Le GR est le principal récepteur relayant les effets des glucocorticoïdes au niveau cellulaire. Nous avons caractérisé in vitro 3 variants du gène NR3C1. Nous avons évalué l'activité transcriptionnelle du GR, l'expression des gènes cibles et la translocation nucléaire en réponse à différents agonistes. Pour les 2 premiers variants, nous avons mis en évidence une diminution de l'activité transcriptionnelle du GR, associée à une diminution du transfert nucléaire et de l'expression des gènes cibles. Ils entrainaient une modification de la structure du GR et étaient responsable du phénotype de résistance primaire aux hormones glucocorticoïdes. Nous avons également caractérisé le variant N363S en établissant un modèle cellulaire et un modèle murin génétiquement modifiés pour exprimer le variant. En effet, ce variant est retrouvé chez 2% de la population et est associé à une augmentation de la sensibilité aux glucocorticoïdes. L'étude du modèle murin n'a pas mis en évidence de phénotype particulier lié à l'expression du variant à l'état basal en l'absence de glucocorticoïdes. L'étude du phénotype sous glucocorticoïdes est en cours. Ensuite, nous nous sommes intéressés aux gènes codant les enzymes CYP3A4 et CYP3A5. Les enzymes CYP3A4/5 sont impliquées dans le métabolisme des hormones glucocorticoïdes, mais surtout dans le métabolisme lié au premier passage hépatique des corticothérapies inhalées. Nous avons mis en évidence deux variants entrainant une perte de fonction des cytochromes CYP3A4 et CYP3A5 chez un patient ayant présenté un syndrome d'hypersensibilité aux glucocorticoïdes après une corticothérapie inhalée à dose modérée. L'absence ou la diminution d'activité des CYP3A4/5 pourrait constituer un facteur de risque facilement dépistable des complications induites par la corticothérapie en particulier inhalée.Enfin, nous avons étudié l'impact d'un traitement prolongé par dexaméthasone sur la fonction de la cellule corticotrope hypophysaire. Nous avons traité les cellules corticotropes AtT-20/D16v, qui représentent un modèle bien caractérisé pour l'étude du rétrocontrôle négatif de l'axe corticotrope par les glucocorticoïdes. L'analyse du transcriptome des cellules après traitement par dexaméthasone pendant 7 jours montre une altération importante et prolongée dans le temps, puisque le transcriptome n'est pas complètement restauré après 7 jours d'arrêt du traitement. Nous avons mis en évidence une expression différentielle de certains gènes qui sont surexprimés au moment de la récupération par rapport aux conditions traitée et contrôle, suggérant un rôle de ces gènes dans la récupération de l'axe corticotrope.Nous pensons qu'une meilleure compréhension des facteurs impliqués dans la variabilité inter-individuelle dans la sensibilité aux glucocorticoïdes et dans la récupération de l'axe corticotrope permettra d'améliorer la prise en charge des patients traités par les hormones glucocorticoïdes dans une démarche de médecine personnalisée.

Because of their anti-inflammatory properties, corticosteroids are an essential treatment for numerous diseases. Corticosteroids are used by about 3% of the global population, mainly to treat inflammatory diseases such as asthma or rheumatoid arthritis. Although corticosteroid therapy is highly effective, it leads to numerous side effects, including metabolic dysregulations, bone resorption, and hormonal deficiencies. Corticosteroid-induced adrenal insufficiency is one of the most frequent side effects. As sensitivity to corticosteroids is highly variable between individuals and remains poorly understood, evaluating the individual risk of side effects susceptibility is difficult. This thesis focused on the genetic factors involved in the inter-individual variability of corticosteroid sensitivity.First, we investigated several variants of the NR3C1 gene encoding the glucocorticoid receptor (GR). The GR mediates the effects of glucocorticoids at the cellular level. We characterized 3 NR3C1 variants in vitro by assessing the transcriptional activity of the GR, target genes expression, and nuclear translocation in response to agonists. For the first 2 variants, we demonstrated a decreased transcriptional activity of the GR, which was associated with reduced nuclear translocation and target gene expression. These variants resulted in a structural modification of the GR and are responsible for the primary glucocorticoid resistance phenotype. We also characterized the N363S variant by developing a genetically modified cell and mouse model. The N363S variant is found in 2% of the population and is associated with increased glucocorticoid sensitivity. Characterization of the mouse model revealed no specific phenotype associated with the variant expression under basal conditions. Evaluation of the phenotype under corticoid treatment is currently ongoing. Next, we focused on the genes encoding the CYP3A4 and CYP3A5 enzymes. The CYP3A4/5 enzymes are involved in glucocorticoid hormone metabolism, particularly in the hepatic first-pass metabolism of inhaled corticosteroids. We identified a homozygous loss-of-function variant of the CYP3A4 gene together with a homozygous loss-of-function polymorphism of the CYP3A5 gene in a patient presenting with glucocorticoid hypersensitivity after moderate-dose inhaled corticosteroid therapy. Absence or reduction of CYP3A4/5 activity may constitute a risk factor that can be evaluated to prevent inhaled corticosteroid-induced complications.Finally, we studied the effect of prolonged dexamethasone treatment on pituitary corticotroph cells function. We treated AtT-20/D16v corticotroph cells, a well-characterized model for studying negative feedback regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis by glucocorticoids. Transcriptome analysis of cells after 7 days of dexamethasone treatment showed significant and persistent modifications, as the transcriptome did not normalize 7 days after dexamethasone withdrawal. We identified differential expression of specific genes that were overexpressed during the recovery period compared to both treated and control conditions, suggesting a role for these genes in HPA axis recovery.Overall, we believe that a better understanding of genetic factors involved in inter-individual variability in sensitivity to glucocorticoids and corticotropic axis recovery will improve the management of patients treated with corticosteroids to achieve a personalized medicine approach.