L’axe SIRT1-Rab7 régule l’activation de NLRP3 et STING dans les lésions pulmonaires aiguës induites par la septicémie via l’autophagie mitochondriale dépendante des endosomes tardifs

Contexte académique

Les lésions pulmonaires aiguës (LPA) sont l’une des principales causes de mortalité chez les patients septiques, principalement en raison des changements pro-inflammatoires et des défauts de perméabilité des cellules endothéliales (CE). Le dysfonctionnement mitochondrial joue un rôle clé dans la pathogenèse des LPA induites par la septicémie. Bien que le rôle de l’autophagie mitochondriale dans la régulation de la qualité des mitochondries soit bien reconnu, son rôle spécifique dans les LPA induites par la septicémie reste peu clair. SIRT1 (Sirtuin 1) est une désacétylase d’histones impliquée dans la régulation de l’inflammation, de l’autophagie mitochondriale et du vieillissement cellulaire. Cette étude met en évidence une voie d’autophagie mitochondriale dépendante des endosomes tardifs par laquelle la signalisation SIRT1 inhibe l’activation de NLRP3 et STING dans les LPA induites par la septicémie.

Source de l’étude

Cet article a été co-réalisé par Jiang Tao, Liu Enran, Li Zhiyuan et d’autres chercheurs de l’Université de Médecine de Harbin et de l’Université des Forêts du Nord-Est, et publié dans le volume 110 de l’International Journal of Surgery en 2024.

Détails de l’étude

Procédures expérimentales

Étude animale : Des souris mâles C57BL/6J adultes saines de 20-25g ont été utilisées, toutes les expériences animales étant strictement conformes à la réglementation éthique. Pour établir un modèle de LPA induite par la septicémie, une procédure de ligature et de perforation caecale (LPC) a été utilisée. Dans les expériences, l’inhibiteur de SIRT1 EX527 (10 mg/kg) a été administré par injection intrapéritonéale aux souris 30 min avant la chirurgie LPC pour étudier le rôle de SIRT1 dans les LPA induites par la septicémie. Différentes interventions pharmacologiques, y compris l’activateur de SIRT1 SRT1720 (20 mg/kg), l’inhibiteur de NLRP3 (MCC950) et l’inhibiteur de STING (C176), ont été appliquées aux différents groupes expérimentaux avant le modèle LPC. Les souris ont été euthanasiées 24h après la chirurgie LPC. Les tissus pulmonaires ont été fixés dans du paraformaldéhyde à 4%, inclus en paraffine et colorés à l’hématoxyline et à l’éosine pour une évaluation en aveugle du degré de lésion tissulaire par trois pathologistes. D’autres méthodes telles que l’évaluation de la perméabilité vasculaire, la coloration au bleu d’Evans, les tests ELISA pour les cytokines sériques et l’activité de la myéloperoxydase (MPO) sont décrites en détail dans le texte.

Études cellulaires : Des cellules endothéliales (CE) vasculaires pulmonaires murines ont été cultivées dans différentes conditions expérimentales, y compris l’utilisation de LPS (1 μg/mL) pour mimer les LPA induites par la septicémie. La chloroquine (CQ) à 20 μM a été utilisée pour bloquer l’autophagie. Le rôle de SIRT1 et Rab7 dans l’autophagie mitochondriale a également été étudié. Par ailleurs, des techniques telles que l’immunofluorescence, la cytométrie en flux et le western blot ont été utilisées pour approfondir les mécanismes moléculaires par lesquels SIRT1 régule l’autophagie et la réponse inflammatoire cellulaires.

Principaux résultats

La perte d’activité de SIRT1 aggrave les LPA induites par la septicémie et la sévérité de la septicémie : L’analyse histologique a montré qu’il y avait une diminution significative de l’activité et de l’expression de SIRT1 dans le modèle LPC, et l’ajout d’EX527 a encore aggravé les lésions pulmonaires et tissulaires dans d’autres organes. L’augmentation de l’activité pulmonaire de la MPO, la perte de poids, la baisse de la température corporelle et la diminution du taux de survie corroborent également ces observations. Des études par microscopie électronique ont en outre confirmé que la perte d’activité de SIRT1 augmentait les fuites de liquide extravasculaire et les niveaux de cytokines pro-inflammatoires (IL-1β, IL-6, TNF-α) dans le modèle LPC.

La carence en SIRT1 perturbe l’homéostasie mitochondriale et active la réponse inflammatoire : Dans les études in vitro, les CE pulmonaires traitées avec un siRNA contre SIRT1 présentaient une diminution significative du potentiel de membrane mitochondriale, une accumulation de mitochondries endommagées et une fuite de l’ADN mitochondrial (mtDNA) dans le cytosol, activant davantage l’inflammasome NLRP3 et la voie de signalisation STING. L’utilisation d’un éliminateur spécifique des ROS mitochondriaux, le Mitotempo, et l’élimination du mtDNA ont montré le rôle clé du mtDNA dans les lésions mitochondriales et la réponse inflammatoire.

SIRT1 régule l’autophagie mitochondriale via Rab7 : Des études complémentaires ont révélé que l’interaction de SIRT1 avec Rab7 est essentielle pour l’induction de l’autophagie mitochondriale. La carence en SIRT1 bloque le transport des autophagosomes mitochondriaux vers les lysosomes, entraînant une accumulation de mitochondries endommagées et l’activation des voies inflammatoires. Les études in vitro ont confirmé que la surexpression de Rab7 restaurait le flux d’autophagie mitochondriale, réduisait l’accumulation de mitochondries endommagées et diminuait la sécrétion de cytokines inflammatoires.

L’intervention pharmacologique révèle le rôle clé de SIRT1 dans les LPA induites par la septicémie : La restauration pharmacologique de l’activité de SIRT1 améliore de manière significative les symptômes des LPA induites par la septicémie et la sévérité de la septicémie. Le traitement par SRT1720 a considérablement réduit l’activation des voies NLRP3 et STING, amélioré la fonction de la barrière vasculaire pulmonaire, atténué les lésions pulmonaires et la sévérité de la septicémie.

Conclusion

Cette étude a révélé que SIRT1 régule la production excessive de ROS mitochondriaux et la fuite de mtDNA, limitant ainsi l’activation des voies NLRP3 et STING après stimulation par le LPS, via l’autophagie mitochondriale dépendante des endosomes tardifs. La carence en SIRT1 a aggravé les lésions endothéliales vasculaires pulmonaires et la sévérité de la septicémie dans le modèle LPC. Ces résultats fournissent une cible thérapeutique potentielle pour le traitement des LPA induites par la septicémie et soulignent l’importance de SIRT1 et des mitochondries dans le dysfonctionnement endothélial induit par la septicémie.

Découvertes surprenantes et innovations

1. Première démonstration que la carence en SIRT1 conduit à l’accumulation de mtDNA et de mtROS en affectant la voie d’autophagie mitochondriale dépendante des endosomes tardifs, activant ainsi l’inflammasome NLRP3 et la voie STING.
2. Découverte de l’interaction entre Rab7 et SIRT1 et de son importance dans le flux d’autophagie mitochondriale.
   
3. L’activation pharmacologique de SIRT1 fournit une stratégie thérapeutique efficace, améliorant considérablement les LPA induites par la septicémie et la sévérité de la septicémie.

Cette étude apporte un nouvel éclairage sur les mécanismes moléculaires impliqués dans les LPA induites par la septicémie et pourrait conduire au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques pour réduire la mortalité chez les patients septiques.