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Étude des mécanismes génomiques régulant la différenciation mucociliée au cours de la régénération de l’épithélium respiratoire

Dernière mise à jour 27.07.2017 à 15h34

Axe de recherche : Thérapie cellulaire Délégation territoriale : Côte d'Azur-Corse

Porteur du projet : Brice MARCET
CNRS - Institut de Pharmacologie Cellulaire et Moléculaire - IPMC, CNRS/UNS

Contexte :
L'atteinte respiratoire est la cause principale de mortalité chez les patients atteints de mucoviscidose. Des progrès considérables ont été réalisés concernant les connaissances sur le fonctionnement et la pharmacologie de la protéine CFTR normale et mutée. En revanche, les origines de cette atteinte respiratoire et la diversité des phénotypes respiratoires observée entre patients porteurs de mêmes mutations demeurent encore mal comprises. Les voies aériennes de patients CF subissent des épisodes inflammatoires et infectieux chroniques qui conduisent progressivement à une perte fonctionnelle, l’épithélium respiratoire devenant incapable de se régénérer de façon efficace. Notre projet vise à approfondir nos connaissances des mécanismes génomiques qui contrôlent ce processus de réparation afin de proposer de nouvelles approches thérapeutiques qui permettront une régénération plus efficace de l'épithélium respiratoire CF.

Objectifs : 
La superfamille de microARN miR-34/449 contient six miARN homologues dont les gènes sont situés sur 3 loci génomiques humains: 11q23 (miR-34bc), 1p36 (miR-34a) et 5q11 (miR-449abc). Deux autres gènes situés dans le même locus 5q11 que miR-449/CDC20B, MCIDAS et CCNO, sont également impliqués dans la multiciliogénèse. Alors que la fonction des membres du locus 5q11 au cours de la multiciliogénèse commence à être mieux comprise, des membres du locus 11q23, à l'exception de miR-34bc, demeurent totalement inconnus. Nous testerons l'hypothèse selon laquelle les membres des loci 5q11 et 11q23 contrôleraient de manière complémentaire la différenciation des cellules multiciliées. Comme nous l'avons montré pour les membres du locus 5q11, nous proposons de décrypter les rôles joués pendant la multiciliogénèse par les membres du locus 11q23, comprenant miR-34bc, BTG4, C11ORF88, layiline et BC021736. Un autre aspect du projet concerne l’étude du rôle des miR-34/449 dans un contexte d’épithélium CF.

Perspectives :
"Caractériser la fonction de C11ORF88 et LAYN.
Nos données montrent un enrichissement de LAYN et C11ORF88 dans les cellules multiciliées (MCC) au cours de la différenciation de notre modèle. Nous allons poursuivre nos approches d’inhibition de l’expression de LAYN et C11ORF88 par transduction lentivirale de shRNA et analyser leurs effets sur la différentiation. Nous prévoyons également de reproduire ces expériences chez la souris et le poisson zèbre. 

Etude du rôle des miR34/449 dans un contexte épithélium CF
Nos premières expériences montrent une diminution du nombre de cellules multiciliées lors d’un traitement de notre modèle par un inhibiteur du canal CFTR. Nous devons tester une autre approche d’inhibition de ce canal, sur des cellules ayant déjà un canal CFTR inactif fournit par Epithelix. Concernant l’Il6, nous devons reproduire ces résultats et analyser les effets produire pour essayer de les relier avec les modifications de l’expression des gènes de multiciliogenèse pendant la différenciation.

Etude d’une nouvelle voie de signalisation : la voie Sonic Hedgehog
Récemment, nous avons mis en évidence des interactions étroites entre les miR-34/449 et les voies Notch et BMP dans le contrôle de la multiciliogenèse. En effet, leur inhibition est nécessaire à l’entrée des cellules en différenciation. Concernant la voie SHH, nos résultats préliminaires montrent que l’inhibition de la voie Sonic Hedgehog réduit le nombre de cellules multiciliées et l’expression des gènes de multiciliogenèse dans notre modèle. Des acteurs de cette voie ont également été localisés dans les cils des cellules de notre modèle. Nous allons donc vérifier s’il existe des interactions entre ces 3 voies. Nous répéterons également ces expériences chez la souris et le poisson zèbre."

Résultats obtenus : 
Nos résultats montrent dans notre modèle humain que l’expression de C11ORF88 est restreinte aux cellules multiciliées et se localise dans les cils de ces dernières. Aussi, son inhibition diminue le nombre de cellules multiciliées en fin de différenciation. En étudiant le rôle des miR-34/449 dans un contexte proche de l’épithélium CF, nous avons pu voir qu'un traitement à l'interleukine 6, mimant un contexte d’inflammation observé en cas de mucoviscidose, provoquait une augmentation de ces cellules multiciliées. Durant la dernière année, mon travail s’est progressivement recentré sur l’implication d’une nouvelle voie de signalisation, appelée Sonic Hedgehog, dans la différenciation multiciliée. Nous avons pu voir que son inhibition réduisait le nombre de cellules multiciliées et l’expression des gènes de la multiciliogenèse, et que certains acteurs de cette voie se localisaient dans les cils.