La régulation moléculaire de l'inflammation neurogénique par les astroglies dans le glaucome expérimental

Contexte de la recherche

Le glaucome est une des principales causes de cécité. Cette pathologie complexe concerne la dégénérescence neurodégénérative qui inclut une réponse inflammatoire étendue des cellules gliales, associée à la perte progressive des cellules ganglionnaires rétiniennes (RGCs), des axones du nerf optique et des connexions synaptiques. Malgré les variations en termes de sous-types, de topologies et de chronologie, la réponse inflammatoire des cellules gliales est omniprésente dans la voie visuelle allant de la rétine au cerveau. Initialement, la réponse des cellules gliales peut être bénéfique, contribuant au nettoyage et à la cicatrisation des tissus, mais une fois que cette réponse devient chronique, elle peut exacerber l’inflammation néfaste et promouvoir une boucle de rétroaction menant à la perte neuronale. À ce stade, au-delà de l’augmentation de la production de molécules pro-inflammatoires neurotoxiques, le retrait du soutien mécanique, nutritionnel et bioénergétique des cellules gliales aux RGCs peut aussi causer un dysfonctionnement des cellules gliales. De plus, l’attaque dirigée par les cellules T auto-réactives, les auto-anticorps et le complément, induite par les cellules gliales, peut amplifier les dommages au cours de la neurodégénérescence glaucomateuse.

Des recherches récentes ont particulièrement mis en avant le rôle du facteur nucléaire κB (NF-κB) dans diverses voies de signalisation inflammatoires, y compris les récepteurs du facteur de nécrose tumorale (TNFR) et les récepteurs Toll (TLR), ainsi que l’inflammasome. Ces voies inflammatoires régulent l’inflammation neurodégénérative et neuroinflammatoire induite par les cellules gliales. Le TNFα, une cible transcriptionnelle de NF-κB, est une cytokine pro-inflammatoire majeure upregulée dans les cellules gliales glaucomateuses. Sous l’effet de la signalisation TNFR et TLR, la caspase-8, une caspase initiatrice, peut provoquer l’apoptose des RGCs, la mort des oligodendrocytes et la dégénérescence des axones. Parallèlement, la caspase-8 est aussi impliquée dans la libération des cytokines inflammatoires matures via la régulation de l’inflammasome, jouant un rôle crucial dans l’inflammation neurodégénérative.

Le cFLIP (protéine inhibitrice de type-FLICE), un homologue de la caspase-8, agit comme un interrupteur moléculaire régulant les programmes inflammatoires, apoptotiques ou nécrotiques promus par la caspase-8. Cette étude vise à déterminer le rôle du cFLIP dans la régulation de l’inflammation neurodégénérative induite par les cellules gliales dans un modèle de glaucome expérimental. Ainsi, l’objectif de la recherche est d’évaluer ce mécanisme régulateur en analysant la perte de cFLIP ou cFLIPL dans les cellules gliales.

Source de la recherche

Cet article a été rédigé en collaboration par Yang Xiangjun, Zeng Qun, Inam Maide Gözde, Inam Onur, Lin Chyuan-sheng et Tezel Gülgün. Les auteurs sont principalement affiliés au département d’ophtalmologie et de pathologie et biologie cellulaire de la Vagelos College of Physicians and Surgeons, de l’université Columbia. Cette recherche a été publiée en 2024 dans le Journal of Neuroinflammation.

Processus de recherche

Sujets d’étude et conception expérimentale

Cette étude utilise un modèle murin, simulant le glaucome par l’élévation de la pression intraoculaire induite par des injections de microsphères dans la chambre antérieure. L’étude a été réalisée sur des souris avec ou sans délétion conditionnelle du cFLIP ou du cFLIPL.

Lignées de souris

L’étude inclut des lignées de souris avec une délétion conditionnelle spécifique des cellules gliales du cFLIP. La première lignée est obtenue par croisement entre des souris GFAP-CreERT et cFLIPflox. La seconde lignée présente une délétion conditionnelle spécifique de cFLIPL, produite par croisement des souris cFLIPLflox/flox avec des souris GFAP-CreERT. En outre, l’expérience comprend un groupe témoin (type sauvage et contrôle avec seulement Cre) ainsi qu’un groupe supplémentaire pour les injections de vecteur huileux.

Induction expérimentale de l’hypertonie intraoculaire

Une hypertonie intraoculaire est induite chez les souris par des injections de microsphères dans la chambre antérieure, garantissant des niveaux de pression intraoculaire expérimentale stables de 28,06 ± 4,12 mmHg. L’expérience continue avec des injections répétées similaires pendant quatre semaines, pour assurer une durée de douze semaines.

Méthodes de recherche

Analyse morphologique

Analyse des échantillons rétiniens marqués par immunohistochimie pour GFAP et TNFα, ainsi que des marques Tunel spécifiques pour identifier la réponse des cellules gliales. Les données visuelles sont collectées par microscopie confocale et analysées quantitativement avec les logiciels ImageJ/Fiji.

Analyse moléculaire

Méthodes additionnelles utilisées pour détecter et analyser les niveaux de cytokines, de chimiokines et de protéines dans la rétine et le nerf optique incluent des dosages immunitaires multiplexes, l’analyse NanoString et le Western blot.

Résultats de la recherche

Principaux résultats des analyses morphologiques et moléculaires

1. Analyse morphologique : Comparées aux témoins, les cellules gliales marquées par GFAP ou TNFα montrent une expression accrue dans les échantillons rétiniens et du nerf optique, ce qui indique une réponse morphologique réactive induite par le glaucome.
2. Analyse moléculaire : L’analyse par dosage immunitaire multiplexe montre que, par rapport aux témoins, les échantillons avec une condition de cFLIP/cFLIPL sous hypertonie intraoculaire expérimentale présentent des niveaux significativement réduits de cytokines pro-inflammatoires comme IL1, IL2, IFNγ et TNFα (p < 0.001).
3. Profilage des gènes : L’analyse moléculaire basée sur NanoString révèle des régulations significatives des gènes inflammatoires dans les souris GFAP/cFLIP, illustrant des tendances d’augmentation et de réduction semblables aux résultats des essais immunologiques.

Changements spécifiques et mécanismes autoregulateurs

Dans les échantillons de cellules gliales avec délétion du cFLIP induite par le glaucome, l’activation de RelB (comptage d’ARN augmenté) suite à la réduction de composants transcriptionnels comme RelA est observée. Les données expérimentales révèlent un mécanisme de réponse autoregulatrice transcriptionnelle, pouvant renforcer la survie tout en réduisant la réponse inflammatoire.

Conclusion

Principaux résultats résumés

1. Effets immunorégulateurs significatifs : Les souris avec délétion du cFLIP montrent une réponse inflammatoire signficativement atténuée et une réduction marquée de cytokines telles que TNFα.
2. Mécanismes moléculaires : Les changements de RelA et RelB suggèrent un mécanisme de réponse inter-voies, qui pourrait permettre au modèle avec délétion de cFLIP de mieux survivre tout en limitant la réponse pro-inflammatoire.
3. Protection neuronale : Les RGCs des souris hypertensives oculaires GFAP/cFLIP et GFAP/cFLIPL sont environ protégées à 36% et 39% comparées aux témoins. Ceci soutient le potentiel de l’immunomodulation dans le traitement du glaucome.

Signification et valeur de la recherche

Explorer l’interaction entre cFLIP et caspase-8 est d’une importance cruciale pour le développement futur de thérapies ciblant l’inflammation neurodégénérative et les dommages neuronaux. Des études moléculaires plus approfondies et des essais cliniques basés sur cette approche pourraient ouvrir des voies de traitement immunorégulateur plus prometteuses pour le glaucome et d’autres maladies neurodégénératives inflammatoires.

Points forts

1. Mécanisme innovant : La découverte du rôle régulateur du cFLIP dans l’inflammation neurodégénérative induite par les cellules gliales montre un mécanisme de réponse régulatrice unique.
2. Valeur pratique : Propose une nouvelle voie potentielle de traitement du glaucome par immunomodulation pour protéger les neurones.
3. Soutien par des données concluantes : Les données expérimentales sont complètes, avec des analyses morphologiques, de l’expression génique et des protéines se soutenant mutuellement, fournissant une logique claire et des conclusions crédibles.