Rôle des acides nucléiques du soi en tant que signaux de danger activant la voie de signalisation STING dans la fibrose pulmonaire idiopathique (FPI)

Role of self nucleic acids as danger signals activating the STING signaling pathway in idiopathic pulmonary fibrosis (IPF)

• Auteur / Autrice : Dorian De Moura Rodrigues
• Direction : Nicolas Riteau, Isabelle Couillin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 13/01/2025
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immuno-NEuro Modulation (Orléans ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Mura
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pauline Soulas-Sprauel, Vanja Sisirak, Olivier Burgy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pauline Soulas-Sprauel, Vanja Sisirak
• DOI : 10.70675/4fe92c3cz39adz4f6czb48azd63cd20f1cba

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bléomycine

Spécificité (immunologie)

Fibrose pulmonaire interstitielle diffuse

Recherche

Immunologie

Mots clés libres

Fibrose pulmonaire idiopathique

Bléomycine

STING

Autophagie

Macrophages

Idiopathic pulmonary fibrosis

Bleomycin

STING

Autophagy

Macrophages

Résumé

La fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) est une maladie pulmonaire chronique mortelle, entrainant une dégradation progressive des fonctions respiratoires. Elle est en effet la plus grave des pneumopathies interstitielles diffuses. Elle se développe à la suite de dommages répétés de l'épithélium alvéolaire et est caractérisée par une réparation dérégulée conduisant à des cicatrices tissulaires. Les causes de la FPI demeurent méconnues même si celle-ci affecte principalement les personnes de plus de 50 ans qui sont habituellement d’anciens fumeurs. La FPI est irréversible et les traitements actuels présentent des efficacités limitées. Les événements immunologiques conduisant à cette pathologie ne sont pas bien compris. STING est une protéine centrale de l’immunité innée qui est activée à la suite de la détection d’acides nucléiques anormalement présents dans le cytoplasme, notamment par l’enzyme cGAS. Il a été montré que l’activation de la voie cGAS/STING est étroitement associée à la production d’interféron de type I et III, de cytokines pro-inflammatoires, à la mort cellulaire et à l’induction de l’autophagie, ce qui fait de cette voie de signalisation une cible thérapeutique majeure pour de nombreuses pathologies inflammatoires et autoimmunes. L’équipe « inflammation, signaux de danger et pathologies pulmonaires » dirigée par Dr. Isabelle Couillin a récemment démontré l’effet protecteur de STING dans un modèle murin de FPI induite par la bléomycine (BLM). L’objectif principal de mes travaux de thèse a été de caractériser les cellules et les mécanismes impliqués dans l’effet bénéfique de STING dans la FPI. Nos données de séquençage (scRNAseq) ont révélé une forte induction de STING dans les populations de monocytes/macrophages après traitement par la BLM. Ces résultats ont été confirmés par une étude réalisée à l’aide de souris reportrices pour STING (Tmem173 one strep tag) et montrant que le traitement par la BLM induit principalement une expression de STING dans les sous-populations de macrophages et de cellules dendritiques. Nous avons émis l’hypothèse que l’expression de STING dans ces cellules pourrait conférer une protection vis-à-vis de la fibrose pulmonaire par la régulation positive de l’autophagie. Nos résultats indiquent que la BLM induit l’autophagie dans les cellules myéloïdes pulmonaires et que l’expression de la protéine LC3B-II effectrice de l’autophagie, est réduite chez les souris déficientes en STING traitées par la BLM, par rapport à leurs homologues de type sauvage (WT), suggérant que l’autophagie induite par la BLM dépend de STING. En outre, les souris WT instillées avec de la BLM et traitées avec de la carbamazépine, un inducteur d’autophagie, présentent une diminution significative de la fibrose pulmonaire, associée à une réduction des cellules immunitaires CD45+ recrutées, des facteurs de remodelage et du dépôt de collagène, suggérant un effet anti-fibrotique de l’autophagie. Enfin, un traitement in vivo avec le DiABZI, un agoniste de STING, atténue la fibrose pulmonaire, indiquant un rôle bénéfique de STING. En conclusion, nos données montrent que le STING exprimé dans les macrophages, présente une fonction immunorégulatrice à travers l’induction de l’autophagie, possiblement en modulant la fonction des fibroblastes.

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a fatal chronic lung disease, leading to progressive deterioration in respiratory function. It is the most serious form of diffuse interstitial lung diseases. The causes of IPF remain largely unknown, although it often affects people over 50, who are usually smokers or former smokers. IPF is irreversible, and current treatments have limited effectiveness. The immunological events leading to this disease are not well understood. STING is a central protein of innate immunity activated following the detection of nucleic acids abnormally present in the cytoplasm, notably through the enzyme cGAS. It has been shown that activation of the cGAS/STING pathway is closely associated with the induction of type I and III interferons, pro-inflammatory cytokines, cell death, and autophagy regulation, making this signaling pathway a major therapeutic target in numerous inflammatory and autoimmune diseases. The ''Inflammation, Danger Signals, and Pulmonary Pathologies'' team led by Dr. Isabelle Couillin recently demonstrated a protective effect of STING in the bleomycin (BLM)-induced mouse model of IPF. The primary objective of my thesis was to characterize the cells involved and the mechanism underlying STING's beneficial effect in IPF. My single cell RNA sequencing data revealed a strong induction of STING in monocyte/macrophage populations upon BLM treatment. These results were confirmed using STING reporter animals (Tmem173 one strep tag), which showed that BLM treatment induces STING upregulation mainly in macrophage/dendritic cell subsets. We hypothesize that STING in these cells may trigger protection against lung fibrosis through autophagy regulation. Our results indicate that BLM induces autophagy in lung myeloid cells and autophagy-related protein LC3B-II is decreased in BLM-treated Sting-deficient mice in comparison to their WT relatives, indicating that BLM-induced autophagy depends on STING. Furthermore, BLM-treated C57BL/6J wild type (WT) mice receiving the autophagy inducer carbamazepin display a significant decrease in lung fibrosis associated with a reduction of recruited CD45+ immune cells, remodeling factors and collagen deposition suggesting positive effects of autophagy on lung fibrosis. Finally, in vivo treatment with STING agonist DiABZI was enough to alleviate lung fibrosis, supporting a beneficial role of STING activation. Together, our data support an immunoregulatory function of STING in myeloid subsets through the induction of autophagy, possibly by modulating fibroblast function.