1.5.1 Mécanismes impliqués en réparation
Suite aux dommages, des mécanismes complexes sont mis en place afin de réparer et régénérer l’épithélium. En effet, pour répondre à ce type d’agression tissulaire, les cellules bordant les plaies se dédifférencient, s’étalent puis migrent pour recouvrir le plus rapidement
les surfaces dénudées (94). S’en suit une étape de prolifération et enfin ces cellules se redifférencient pour créer de novo un épithélium intact et fonctionnel (95, 96). La réparation implique de nombreux acteurs moléculaires (84).
Chacune de ces étapes peut être régulée par de nombreux facteurs de croissances (facteur de croissance épidermique (EGF), facteur de croissance des fibroblastes (FGF) ), les cytokines/chimiokines, les prostaglandines et les protéases par exemple. Ces nombreux facteurs solubles sont sécrétés par les cellules épithéliales, les fibroblastes, les macrophages, les cellules endothéliales et la matrice extracellulaire (ECM) en réponse aux lésions et à l’inflammation (95). Une des voies cytoplasmiques majeures qui permet la régulation de la migration de la cellule est la voie phosphoinositide 3-kinase (PI3K) (97).
Afin de réparer les dommages, la cellule suit une succession d’étapes et transformations dépendant de diverses interactions et molécules. Il a en effet pu être observé dans les cellules en migration une polarisation selon l’axe du mouvement (97) accompagnée d’une relocalisation de plusieurs protéines membranaires (98). L’apex de la cellule appelé le lamellipode est mince et dépourvu d’organelle. Lors de la migration, quatre étapes sont nécessaires : la protrusion (formation de lamellipode en avant de la cellule), l’adhérence du lamellipode, la translocation et la rétraction (97). Ce phénomène requiert des changements au niveau de la structure de la cellule, c’est-à-dire la polymérisation de l’actine à l’avant de la cellule et des protéines contractiles à l’arrière de la cellule (97). Les changements et les réorganisations de l’actine sont régulés par des membres de la famille des Rho GTPases (95). De plus, les intégrines trouvées sur les cellules épithéliales, permettant l’adhérence à la matrice extracellulaire (ECM), jouent aussi un rôle prépondérant dans la réparation épithéliale (99). En effet, le processus de migration nécessite l’interaction de récepteurs, comme les intégrines, qui permettent la formation et le relâchement des points d’adhérence focaux avec la ECM nécessaire à la traction de la cellule vers l’avant (95, 97, 98). Les MMP, dont l’expression est augmentée dans la réparation (95), participent activement au processus de migration (98) et de remodelage cellulaire (95).
FIGURE 9. Mécanismes impliqués dans la réparation épithéliale. Adaptée de Girault et al,
2014.
Plusieurs canaux ioniques permettent aussi de contrôler la migration cellulaire en régulant notamment le volume cellulaire ou le potentiel de membrane (97, 98). Certains canaux, tels que les canaux calciquesrégulent l’adhérence, dépendante du pH (97). De plus, différents canaux K+ ont un rôle crucial dans la réparation en partie via leur relation physique et fonctionnelle avec les intégrines (97, 98, 100). Finalement, certains canaux sodiques et Cl-, tels que les canaux CFTR et ANO-1 sont également impliqués dans la réparation épithéliale (79, 97, 101).
1.5.2 Implication du canal CFTR en réparation
Plusieurs évidences ont montré un rôle du canal CFTR dans la réparation épithéliale des voies aériennes. En effet, l’inhibition pharmacologique du canal ou la diminution de l’expression protéique de celui-ci avec des petits ARN interférents (siRNA) réduit la vitesse de réparation des plaies des monocouches de cellules humaines bronchiques. La migration permettant en partie la réparation épithéliale semble nécessiter l’activité du CFTR pour atteindre son potentiel maximum de réparation (79, 102). De plus, la perte du CFTR semble affecter la formation des lamellipodes nécessaires à la migration (102).
1.5.3 Réparation en FK
Différentes études prouvent que la réparation de l’épithélium des voies aériennes FK est retardée et anormale (84). En effet, un délai de réparation a été montré dans l’épithélium bronchique FK, même en absence d’infection (79, 101). Ce retard serait dû, au moins en partie, au dysfonctionnement du CFTR (79, 102). Ruffin et al. ont observé qu’un autre canal Cl-, ANO1, semble aussi être diminué en FK, et pourrait avoir un rôle dans le délai de réparation observé (101). De plus, la régénération laisse place à un remodelage épithélial, en particulier une hyperplasie des cellules basales et un retard dans la différenciation des cellules ciliées (103, 104). Au sein de cet épithélium remodelé, l’expression et la sécrétion d’IL-8, de certains MMP et TIMP sont altérés (104). L’infection et l’inflammation participent aussi à ces processus de remodelage (32, 104). L’altération de l’épithélium respiratoire amplifie sa dysfonction et il est donc primordial de stimuler sa régénération.
1.5.4 Impact de l’infection sur la réparation
P. aeruginosa est connu pour être résident des lésions chroniques (105). En effet, elle
lie les cellules des voies aériennes in vitro aux sites des lésions préexistantes et semble interagir préférentiellement avec les cellules en bord de plaies (106) fortement impliquées dans les processus de réparation (95). Dans les plaies des patients brulés infectés par P.
aeruginosa, la pyocyanine produite par ce pathogène entraîne la sénescence des fibroblastes
qui compromet alors la régénération du tissu de la peau en inhibant des mécanismes impliqués dans la réparation et la cicatrisation (107). Le groupe Muller et al a montré que la pyocyanine induit la sénescence cellulaire des fibroblastes en interférant avec la voie de signalisation des MAP kinase (MAPK) p38 (107). Il a aussi été établi que l’élastase sécrétée peut être impliquée dans l’inhibition de la réparation des cellules épithéliales cancéreuses en lignées, mais d’autres mécanismes doivent être impliqués, car la souche PA103 qui ne sécrète pas d’élastase conserve un effet inhibiteur de la réparation (106). P. aeruginosa sécrète aussi une protéine, l’ExoT de type III, qui inhibe la réparation de ces mêmes cellules (106).
Plusieurs facteurs de virulences sécrétés par P. aeruginosa peuvent provoquer des lésions (106, 108). Ces facteurs produits par P. aeruginosa jusqu’à la phase stationnaire de croissance inhibent la réparation des cellules primaires humaines épithéliales en altérant la
polymérisation du cytosquelette d’actine ralentissant ainsi la migration et la formation des lamellipodes. Bentzmann et al, suggèrent aussi que la suractivation des MMP-2 et 9 conduit à la dégradation des signaux de la matrice et des récepteurs, perturbant ainsi les interactions entre la matrice et les cellules. Les auteurs attribuent donc à ces facteurs le retard de migration et de restauration de l’intégrité de l’épithélium après la fermeture de la plaie (108).
Des travaux précédents de notre laboratoire ont démontré que des molécules correctrices de CFTR permettent non seulement d’améliorer la fonction de CFTR, mais également d’augmenter la vitesse de réparation de l’épithélium bronchique (79). Toutefois, cet effet bénéfique n’avait pas été évalué en condition infectieuse. Puisque nous suspections que le CFTR pouvait être affecté par l’infection, nous étions convaincus que des investigations supplémentaires étaient nécessaires pour évaluer la réparation de l’épithélium FK, corrigé ou non, en condition infectieuse.