| Summary: | Les avancées en biotechnologie ont permis l’identification d’un grand nombre
de mécanismes moléculaires, soulignant également la complexité de la
régulation génique. Néanmoins, avoir une vision globale de l’homéostasie
cellulaire, nous est pour l’instant inaccessible et nous ne sommes en mesure
que d’en avoir qu’une vue fractionnée. Étant donné l’avancement des
connaissances des dysfonctionnements moléculaires observés dans les
maladies génétiques telles que la fibrose kystique, il est encore difficile de
produire des thérapies efficaces.
La fibrose kystique est causée par la mutation de gène CFTR (cystic fibrosis
transmembrane conductance regulator), qui code pour un canal chlorique
transmembranaire. La mutation la plus fréquente (ΔF508) induit un repliement
incorrect de la protéine et sa rétention dans le réticulum endoplasmique.
L’absence de CFTR fonctionnel à la membrane a un impact sur l’homéostasie
ionique et sur l’hydratation de la muqueuse respiratoire. Ceci a pour
conséquence un défaut dans la clairance mucocilliaire, induisant infection
chronique et inflammation excessive, deux facteurs fondamentaux de la
physiopathologie.
L’inflammation joue un rôle très important dans l’évolution de la maladie et
malgré le nombre important d’études sur le sujet, la régulation du processus
inflammatoire est encore très mal comprise et la place qu’y occupe le CFTR
n’est pas établie.
Toutefois, plusieurs autres facteurs, tels que le stress oxydatif participent à la
physiopathologie de la maladie, et considérer leurs impacts est important pour
permettre une vision globale des acteurs impliqués.
Dans notre étude, nous exploitons la technologie des puces à ADN, pour
évaluer l’état transcriptionnel d’une cellule épithéliale pulmonaire humaine
fibro-kystique.
Dans un premier temps, l’analyse de notre expérience identifie 128 gènes
inflammatoires sur-exprimés dans les cellules FK par rapport aux cellules non
FK où apparaissent plusieurs familles de gènes inflammatoires comme les
cytokines ou les calgranulines. L’analyse de la littérature et des annotations
suggèrent que la modulation de ces transcripts dépend de la cascade de NF-κB
et/ou des voies de signalisation associées aux interférons (IFN). En outre, leurs
modulations pourraient être associées à des modifications épigénétiques de
leurs loci chromosomiques.
Dans un second temps, nous étudions l’activité transcriptionnelle d’une cellule
épithéliale pulmonaire humaine FK en présence de DMNQ, une molécule
cytotoxique. Notre but est d’identifier les processus biologiques perturbés par la
mutation du gène CFTR en présence du stress oxydatif.
Fondé sur une analyse canonique de redondance, nous identifions 60 gènes
associés à la mort cellulaire et leur variance, observée dans notre expérience,
s’explique par un effet conjoint de la mutation et du stress oxydatif. La mesure
de l’activité des caspases 3/7, des effecteurs de l’apoptose (la mort cellulaire
programmée), montre que les cellules porteuses de la mutation ΔF508, dans
des conditions de stress oxydatif, seraient moins apoptotiques que les cellules
saines. Nos données transcriptomiques suggèrent que la sous-activité de la
cascade des MAPK et la sur-expression des gènes anti-apoptotiques pourraient
être impliquées dans le déséquilibre de la balance apoptotique. === Biotechnical advances have allowed a large number of molecular mechanisms
to be identified, and have also underlined the complexity of gene regulation.
Nonetheless, we still only have a partial understanding of cellular homeostasis.
Even with our current knowledge, molecular dysfunctionality observed in genetic
illnesses such as cystic fibrosis remain largely misunderstood, prohibiting us
from developing efficient treatments. Cystic fibrosis is caused by a mutation of
the CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) gene which
codes for a chloric transmembrane channel. The most frequent mutation
(ΔF508) causes the unfolding of the protein and its retention in the endoplasmic
reticulum. This absence of a functional CFTR to the membrane has an impact
on the ionic homeostasis and the hydration of the respiratory mucus.
Consequently, the mucociliary clearance is disrupted, which leads to chronic
infection and excessive inflammation - two fundamental factors of CF’s
physiopathology.
Inflammation plays a key role in the evolution of the illness and despite many
studies on this subject, the regulation of the inflammatory process remains a
mystery and CFTR’s role is not well established. Additionally, since the
physiopathology cannot be explained by mutation alone, several authors
suggest the importance of other factors (genetic and/or environmental) which
are factors in the clinical picture of the illness.
In our study, we use microarray technology to evaluate the transcriptional state
of an epithelial lung cell issued from a human with cystic fibrosis. Initially, our
analysis identifies 128 inflammatory genes which are over-expressed in the
cystic fibrosis cells versus non-cystic fibrosis cells, showing several
inflammatory gene families such as cytokines or calgranulins. An analysis of the
publications and annotations of these transcripts suggests that their
modulations depend upon the cascade of NF-κB and/or signalling pathways associated with interferons (IFN). In other words, their modulations could be
associated with epigenetic modifications of their chromosomal loci. Secondly,
we study the transcriptional activity of an epithelial lung cell issued from a
human with cystic fibrosis in the presence of DMNQ, a cytotoxic molecule. Our
goal is to identify the biological processus which are disturbed by the mutation
of the CFTR gene in the presence of oxidative stress.
Based on a canonical redundancy analysis, we identify 60 genes associated
with cell death and their modulation in our study explained by the combined
effect of mutation and oxidative stress. By measuring the activity of caspase
3/7, an effector of apoptosis (programmed cell death), we see that the cells
containing the mutation ΔF508 could present a problem with apoptosis. Our
transcriptomic data suggest that decreased activity of the MAPK cascade and
over-expression of anti-apoptotic genes would be a factor in apoptotic
imbalance.
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