Ciblage de régulateurs du cytosquelette d'actine pour le traitement de la fibrose pulmonaire

Targeting regulators of actin cytoskeleton for pulmonary fibrosis treatment

• Auteur / Autrice : Coralie Mergault
• Direction : Laurent Plantier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 13/01/2022
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Etudes des Pathologies Respiratoires (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Sylvain Marchand-adam
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Plantier, Emilie Allard-vannier, Rita Vanbever, Arnaud Mailleux, Stéphane Jouneau, Emilie Boncoeur
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Jouneau, Emilie Boncoeur

Mots clés

Mots clés libres

Fibrose pulmonaire

Oligonucléotide antisens

Cytosquelette d'actine

Arp2/3

Limch1

Pulmonary fibrosis

Antisense oligonucleotides

Actin cytoskeleton

Arp2/3

Limch1

Résumé

La fibrose est un processus pathologique caractérisé par l'accumulation de matrice extracellulaire conduisant à la déformation physique et à la perte de la fonctionnalité d'un tissu. La différenciation des cellules mésenchymateuses du poumon, incluant l'expression accrue du collagène-1 (COL1) et de l'alpha-actine du muscle lisse (ACTA2) est un mécanisme majeur de la fibrose pulmonaire. Notre hypothèse est que le cytosquelette d'actine joue un rôle important dans la différenciation des cellules mésenchymateuses au cours de la fibrose pulmonaire, et que ces régulateurs moléculaires représentent une cible thérapeutique accessible. Pour explorer cette hypothèse, trois axes de recherche ont été étudiés. Tout d'abord, nous avons montré 1) que le complexe Arp2/3, acteur de la polymérisation branchée de l'actine, était surexprimé par les fibroblastes pulmonaires exposés au TGFb1 et dans le poumon de souris exposées à la bléomycine, 2) que l'inhibition du complexe Arp2/3 par la petite molécule CK666 et des siRNA ciblant ses sous-unités ARP2 et ARP3 prévenait l'expression de COL1 et ACTA2 dans les fibroblastes pulmonaires in vitro, à l'état basal et après stimulation par le TGFb1 et 3) que le CK666 prévenait la fibrose pulmonaire induite par la bléomycine chez la souris. Ensuite, nous avons montré que la répression de LIMCH1, un composant des fibres de stress du cytosquelette d'actine, réduisait l'expression basale de COL1 et ACTA2 dans les fibroblastes pulmonaires. L'expression de LIMCH1 par les fibroblastes n'était pas modulée in vitro par des agents profibrosants ou antifibrosants. Enfin, nous avons montré la faisabilité de l'administration trachéale d'oligonucléotides antisens de 3e génération (ASO) pour réprimer l'expression de l'ARNm Limch1 dans le poumon des souris exposées à la bléomycine. L'index thérapeutique des ASO était étroit. La fibrose est un processus pathologique caractérisé par l'accumulation de matrice extracellulaire conduisant à la déformation physique et à la perte de la fonctionnalité d'un tissu. La différenciation des cellules mésenchymateuses du poumon, incluant l'expression accrue du collagène-1 (COL1) et de l'alpha-actine du muscle lisse (ACTA2) est un mécanisme majeur de la fibrose pulmonaire. Notre hypothèse est que le cytosquelette d'actine joue un rôle important dans la différenciation des cellules mésenchymateuses au cours de la fibrose pulmonaire, et que ces régulateurs moléculaires représentent une cible thérapeutique accessible. Pour explorer cette hypothèse, trois axes de recherche ont été étudiés. Tout d'abord, nous avons montré 1) que le complexe Arp2/3, acteur de la polymérisation branchée de l'actine, était surexprimé par les fibroblastes pulmonaires exposés au TGFb1 et dans le poumon de souris exposées à la bléomycine, 2) que l'inhibition du complexe Arp2/3 par la petite molécule CK666 et des siRNA ciblant ses sous-unités ARP2 et ARP3 prévenait l'expression de COL1 et ACTA2 dans les fibroblastes pulmonaires in vitro, à l'état basal et après stimulation par le TGFb1 et 3) que le CK666 prévenait la fibrose pulmonaire induite par la bléomycine chez la souris. Ensuite, nous avons montré que la répression de LIMCH1, un composant des fibres de stress du cytosquelette d'actine, réduisait l'expression basale de COL1 et ACTA2 dans les fibroblastes pulmonaires. L'expression de LIMCH1 par les fibroblastes n'était pas modulée in vitro par des agents profibrosants ou antifibrosants. Enfin, nous avons montré la faisabilité de l'administration trachéale d'oligonucléotides antisens de 3e génération (ASO) pour réprimer l'expression de l'ARNm Limch1 dans le poumon des souris exposées à la bléomycine. L'index thérapeutique des ASO était étroit.

Fibrosis is a disease process characterized by buildup of extracellular matrix leading to physical deformation and loss of function of tissue. Profibrotic differentiation of lung mesenchymal cells, including increased expression of collagen-1 (COL1) and alpha-smooth muscle actin (ACTA2) is a major mechanism of pulmonary fibrosis. Our hypothesis is that the actin cytoskeleton plays an important role driving differentiation of mesenchymal cells during pulmonary fibrosis, and that its molecular regulators can be targeted therapeutically. We focused on the Arp2/3 complex, the main driver of branched actin polymerization, and LIMCH1, a component of actin stress fibers. First, we showed 1) that the Arp2 / 3 complex was overexpressed by pulmonary fibroblasts treated with TGFb1 and in the lungs of bleomycin-exposed mice, 2) that inhibition of the Arp2/3 complex with the small molecule CK666 and with siRNAs targeting the ARP2 and ARP3 subunits reduced the expression of COL1 and ACTA2 in pulmonary fibroblasts in vitro, at baseline and after stimulation with TGFb1 and 3) that CK666 prevented bleomycin-induced pulmonary fibrosis in mice. Next, we showed that repression of LIMCH1 reduced basal expression of COL1 and ACTA2 in lung fibroblasts. LIMCH1 expression by fibroblasts was not modulated in vitro by profibrotic or antifibrotic agents. Finally, we showed that tracheal delivery of 3rd generation antisense oligonucleotides (ASO) repressed Limch1 mRNA expression in the lungs of bleomycin-treated mice. The therapeutic index of airway-delivered ASOs was narrow. Fibrosis is a disease process characterized by buildup of extracellular matrix leading to physical deformation and loss of function of tissue. Profibrotic differentiation of lung mesenchymal cells, including increased expression of collagen-1 (COL1) and alpha-smooth muscle actin (ACTA2) is a major mechanism of pulmonary fibrosis. Our hypothesis is that the actin cytoskeleton plays an important role driving differentiation of mesenchymal cells during pulmonary fibrosis, and that its molecular regulators can be targeted therapeutically. We focused on the Arp2/3 complex, the main driver of branched actin polymerization, and LIMCH1, a component of actin stress fibers. First, we showed 1) that the Arp2 / 3 complex was overexpressed by pulmonary fibroblasts treated with TGFb1 and in the lungs of bleomycin-exposed mice, 2) that inhibition of the Arp2/3 complex with the small molecule CK666 and with siRNAs targeting the ARP2 and ARP3 subunits reduced the expression of COL1 and ACTA2 in pulmonary fibroblasts in vitro, at baseline and after stimulation with TGFb1 and 3) that CK666 prevented bleomycin-induced pulmonary fibrosis in mice. Next, we showed that repression of LIMCH1 reduced basal expression of COL1 and ACTA2 in lung fibroblasts. LIMCH1 expression by fibroblasts was not modulated in vitro by profibrotic or antifibrotic agents. Finally, we showed that tracheal delivery of 3rd generation antisense oligonucleotides (ASO) repressed Limch1 mRNA expression in the lungs of bleomycin-treated mice. The therapeutic index of airway-delivered ASOs was narrow.