Nouvelles stratégies thérapeutiques pour traiter les retards de cicatrisation

New therapeutic strategies to treat delayed wound healing

• Auteur / Autrice : Qui Trung Ngo
• Direction : Selim Aractingi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 11/10/2024
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cochin (Paris ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre-Louis Tharaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carole Peyssonnaux, Gilles Lemaître
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Simon, Patricia Rousselle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drépanocytose

Homéostasie

Cicatrisation

Mots clés libres

Peau

Cicatrisation

Angiogenèse

Drépanocytose

Cellules microchimériques fœtales (FMC)

Glucocortiocides (GC)

Récepteurs minéralocorticoïdes (MR)

Neutrophiles

Pièges extracellulaires des neutrophiles (NETs)

Macrophages

Skin

Wound healing

Angiogenesis

Sickle cell disease

Fetal microchimeric cells (FMCs)

Glucocorticoids (GCs)

Mineralocorticoid receptors (MRs)

Neutrophils

Neutrophils extracellular traps (NETs)

Macrophages

Résumé

La cicatrisation est un processus très complexe qui nécessite la participation de plusieurs types de cellules provenant de la peau ou de la moelle osseuse. Mon travail est axé sur l'identification de nouvelles stratégies thérapeutiques pour le traitement du retard de cicatrisation, qui reste un problème de santé mondial important. Tout d'abord, nous avons exploré le potentiel des cellules microchimériques foelig;tales pour améliorer la cicatrisation des maternelles. Nous avons constaté que la cicatrisation de la peau était améliorée de manière similaire chez les souris post-partum, grâce à une augmentation de la prolifération et de l'angiogenèse. En outre, nous avons montré que les ulcères chroniques des souris SAD (modèle de drépanocytose) post-partum guérissaient plus rapidement que ceux des souris vierges. Ce phénomène est associé au recrutement de cellules foelig;tales dans les plaies maternelles, où elles hébergent des marqueurs de leucocytes et endothéliales. Dans l'ensemble, ces résultats indiquent que les capacités de cicatrisation des CMF sont maintenues longtemps après l'accouchement. Deuxièmement, nous avons étudié les mécanismes des pièges extracellulaires à neutrophiles (NETs) dans les ulcères de la drépanocytose, en utilisant un modèle de souris humanisé appelé souris Townes. Nous avons observé que les jeunes souris drépanocytaires présentaient un retard significatif dans la cicatrisation, ainsi qu'une réduction de la formation de néo-épiderme et de l'angiogenèse chez les souris drépanocytaires (SS) par rapport aux souris de contrôle (AA). La peau des souris SS ne présentait pas de différence architecturale majeure par rapport à celle des souris AA. Parallèlement, les souris SS présentaient plus de neutrophiles circulants à l'état stable, en raison d'une augmentation des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques dans la moelle osseuse avec des capacités de clonogénicité plus élevées. Les neutrophiles des souris SS étaient plus activés et libéraient plus de pièges extracellulaires neutrophiles. De même, les neutrophiles et les NETs étaient plus nombreux dans le plaie chez les souris SS. La réduction du nombre de neutrophiles par un traitement de courte durée à l'hydroxyurée a amélioré la cicatrisation des plaies chez les souris SS, de la même manière que le traitement avec des inhibiteurs de NETs (Dnase I ou PAD4 inhibiteur). Pour montrer que le retard de cicatrisation était dû à des défauts dans les cellules recrutées par la moelle osseuse et non dans les cellules résidentes de la peau, nous avons greffé des souris AA avec de la moelle osseuse AA (contrôle, AA=>AA) ou SS (SS=>AA). La cicatrisation de la peau a été significativement retardée chez les souris SS=>AA, mais ce retard a été partiellement compensé par un traitement inhibiteur de PAD4. Dans l'ensemble, ce travail démontre le rôle pathogène des neutrophiles et des NETs dans les ulcères chroniques du DSC en utilisant un modèle de souris humanisé (souris Townes). Troisièmement, nous avons étudié le rôle du récepteur minéralocorticoïde (MR) dans l'altération de la cicatrisation induite par les glucocorticoïdes (GC). Nos résultats ont montré que la stimulation persistante du MR par les GC est responsable d'effets prolongés qui peuvent être corrigés par le blocage du MR. Ensuite, nous avons identifié un rôle significatif de la signalisation MR dans l'inflammation et l'altération de la densité vasculaire qui accompagnent le retard de cicatrisation induit par les dermocorticoïdes. Nous avons surtout montré que le MR myéloïde joue un rôle essentiel dans la promotion de l'inflammation locale. Lorsque l'expression du MR est désactivée dans les cellules myéloïdes, en particulier les macrophages, il en résulte une polarisation anti-inflammatoire des macrophages et une angiogenèse dermique, ce qui favorise la réparation des tissus. Cela suggère que les inhibiteurs de la RM pourraient être efficaces dans l'application clinique.

Wound healing is very complex process that need the participation of several cell types either from resident skin or recruited bone marrow. My PhD work is focused on the identification of novel therapeutic strategies for the treatment of delayed healing, which remains a significant global health concern. Firstly, we explored the potential of fetal microchimeric cells (FMCs) to improve maternal wound healing. We found that skin healing was similarly improved in post-partum mice and in pregnant mice, through increased proliferation and angiogenesis. Besides, we showed that the chronic ulcers of post-partum SAD mice (model of sickle cell disease) healed more quickly than those of virgin mice. This was associated with the recruitment of fetal cells in maternal wounds where they harbored markers of leukocytes and endothelial cells. Taken together, these results indicate that healing capacities of FMCs are maintained long after delivery. Secondly, we investigated the mechanisms of neutrophil extracellular traps (NETs) in SCD ulcers, using humanized mice model called Townes mice. We observed that young Townes SCD mice displayed a significant delay in skin healing, along with reduced neo-epidermis formation and angiogenesis in sickle cell mice (SS) compared to control mice (AA). While SS mice skin did not show any major architectural difference compared to AA mice. In parallel, SS mice displayed more circulating neutrophils at steady state, due to an increase hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) in bone marrow with higher clonogenicity capacities. Neutrophils in SS mice were more activated and released more neutrophil extracellular traps (NETs). In agreement, neutrophils and NETs were increased in the wound bed of SS mice. Reducing neutrophil counts with short-term hydroxyurea treatment improved wound healing in SS mice, similar to treatment with NET inhibitors (Dnase I or PAD4 inhibitor). To show that delayed healing was due to defects in bone marrow-recruited cells, not in skin resident cells, we grafted AA mice with AA (control, AA=>AA) or SS bone marrow (SS=>AA). Skin healing was significantly delayed in SS=>AA mice, but this was partially rescued by PAD4 inhibitor treatment. Overall, this work demonstrates the pathogenic role of neutrophils and NETs in SCD chronic ulcers by using humanized mouse model (Townes mice). Thirdly, we investigated the role of mineralocorticoid receptor (MR) in glucocorticoid (GC) induced impaired wound healing. Our results found that persistent GC stimulation of the MR is responsible for prolonged effects that can be cured by MR blockade. Then, we identified a significant role of MR signaling in the inflammation and impaired vascular density that accompanies dermocorticoid - induced delayed wound healing. Importantly, we showed that the myeloid MR plays a critical role in promoting local inflammation. When knockdown MR expression in myeloid cells, especially macrophages, resulting promotes anti-inflammatory macrophage polarization and dermal angiogenesis, thus promoting tissue repair. This suggests that MR inhibitors could be effective in the clinical application.