Rôle des mitochondries dans l’immunité innée et dans la réponse inflammatoire du foie

Abdellah Mansouri

INSERM U733, Centre de Recherche Biomédicale Bichat-Beaujon (CRB3) Université Paris 7, Faculté de Médecine Xavier Bichat, Paris

Meetochondrie 2012 Mitochondrie, Inflammation, Immunité et Infection

- Altérations mitochondriales et réponse inflammatoire hépatique

au cours du sepsis

- Rôle des ‘Alarmines’ mitochondriales dans la toxicité hépatique

du paracétamol

- ADNmt sérique :

Marqueur du mauvais pronostic des complications

de la cirrhose du foie (VHC)?

Facteur de risque du développement du carcinome

hépatocellulaire sur cirrhose?

Sommaire

Métabolismes Apoptose

Autophagie ‘Mitophagie’

Inflammation, autoimmunité

ATP, Oxydation des AG Cycle de Krebs et de l’urée Synthèse de l’Hème Homéostasie du fer et Ca+ Synthèse d’AA Etc…

NLRP3 inflammasome et Maturation de l’IL-1β ADNmt riche en motifs CpG hypométhylés (TLR9) Peptides formylés (FPR1) HMGB1 (Tfam) (TLR3, TLR4)

Formation d’Autophagosome

Facteurs pro- et

anti-apoptose

4

Foie normal CHC Cirrhose

(+/- Sepsis)

Stéatose Fibrose

Stéatohépatite Inflammation

Anomalies mitochondriales? Cytokines pro-inflammatoires

Stress oxydant

Spectre des maladies du foie

Anomalies mitochondriales

Sepsis : Réponse inflammatoire exagérée Infection systémique prouvée Complication de la cirrhose du foie Atteinte multi-organe

Coupable : Lipopolysaccharide

(LPS, Constituant de l’enveloppe des bactéries à Gram -)

Activation de TLR4

Un déficit énergétique majeur est souvent observé

chez des patients avec sepsis suggérant

des atteintes mitochondriales ?

ALTERATIONS MITOCHONDRIALES

ET INFLAMMATION HEPATIQUE DANS UN MODEL

MURIN DE SEPSIS

Choumar et al. Antioxid & Redox Signaling 2011

LPS TLR4 CD14

IFN iNOS

IFN NOS/ROS

mtDNA

Mitochondrial dysfunction in sepsis

TRIF

TRAF6

MyD88

Cytokines proinflamatoires (TNFα, IL1B…) TFAM mRNA

mitochondrial mRNA

Souris

LPS (5 mg/kg, ip)

Sacrifice 1, 2, 6, 24, 48 h

Etude de l’ADNmt Fonctions mitochondriales

Profile des cytokines proinflammatoires

Mitochondria + MitoSOX (mal/glu)

100 ± 11

160 ± 13*

144 ± 15*

Mitochondria + MitoSOX (succinate)

100 ± 9

181 ± 18*

162 ± 12*

Mitochondrial TBARs (nmol/mg protein)

0.34 ± 0.04

0.52 ± 0.10*

0.59 ± 0.12*

Controls LPS 6 h

LPS 24 h

Effect of LPS (5g/kg) on Mitochondrial ROS Formation and Mitochondrial TBARs

0

20

40

60

80

100

120

mtD

NA

/nD

NA

hybr

idiz

atio

n ra

tio

(% u

ntre

ated

mic

e)

*

0

40

80

120

Long

frag

men

t/sho

rt fr

agm

ent

inte

nsity

rat

io

(% u

ntre

ated

mic

e)

0 h 6 h 24 h 48 h

*

*

0 h 6 h 24 h 48 h

mtDNA

nDNA

8636-bp

316-bp

0 h 6 h 24 h 48 h

*

0 h 6 h 24 h 48 h

*

20

60

100

Altérations de l’ADNmt par LPS

Rel

ativ

e iN

OS

mR

NA

0 h 6 h 24 h 48 h

*

0

20

40

60

iNO

S pr

otei

n/β-

actin

pro

tein

in

tens

ity ra

tio

0 h 6 h 24 h 48 h

iNOS

β-actin

0

0.2

0.4

0.6

**

LPS induced iNOS mRNA and iNOS protein

LPS +

Mito-TEMPO

Respiratory chain complexes (coomassie brillant stain)

Nitrated tyrosine residues in the proteins of complexes I, III and V (Antibody against 3-nitrotyrosine)

0 h 6 h 24 h 0 h 6 h 24 h

LPS +

1400W

Complex I Complex V Complex III

0 h 6 h 24 h

Complex I Complex V Complex III

Com

plex

I ac

tivity

(%

unt

reat

ed m

ice)

Hep

atic

ATP

(%

unt

reat

ed m

ice)

*

0 h 6 h 24 h 48 h

*

* 100

* *

* 80

60

40

20

0

120

0 h 6 h 24 h 48 h

100

80

60

40

20

0

120

LPS diminue l’activité du complexe I de la chaîne respiratoire et l’ATP hépatique

Hours after LPS (5 mg/kg)

0 h 2 h 6 h Pla

sma

IL-1β

(pg/

ml)

Hours after LPS (5 mg/kg) 24 h

0

50

100

150

200

4 h

*

*

*

0 h 2 h 6 h Pla

sma

HM

GB

1 (n

g/m

l)

24 h

0

75

150

225

300

4 h

*

*

Cytokines pro-inflammatoires sériques après l’administration de LPS

Pla

sma

IFN

-β (p

g/m

l)

*

0

5

10

15

20

0 h 2 h 6 h

Pla

sma

TNF-α

(pg/

ml)

LPS

24 h

* *

0

60

120

180

240

300

36 h 48 h 72 h

*

* 340

*

* *

*

0 h 2 h 6 h 24 h 36 h 48 h 72 h

Tfam mRNA

Tfam protein

PGC-1 protein

LPS decreased Tfam mRNA and protein P

lasm

a IF

N-β

(pg/

ml)

*

0

5

10

15

20

0 h 6 h 24 h

LPS

ND1 mRNA COX2 mRNA

0 h 6 h 24 h

LPS

28S rRNA

0 h 6 h 24 h

LPS

18S rRNA 28S rRNA 18S rRNA

CO

X2 m

RN

A/2

8S rR

NA

ra

tio

0

0.5

1.0

1.5

*

0.3

0.6

0.9

* *

ND

1 m

RN

A/2

8S rR

NA

ra

tio

0.0

*

COX 1

β-actin

LPS Saline

LPS decreased mitochondrial mRNAs and proteins

ALAT plasmatiques

Inflammation hépatique

Anomalies ultrastructurales des mitochondries

LPS TLR4

IFN

Lésions Mitochondriales

TRIF

TRAF6

MyD88

TNFα, IL1B ROS/NOS

NFkB

HMGB1

iNOS

Libération ADNmt Formyl-peptides, ATP?

TLR9 FPR

TRIF/TRAF Respiration

Circulation

Conclusions

LPS : Augmente le stress oxydant mitochondrial

Inhibe les complexes de la chaîne respiratoire et diminue l’ATP

hépatique

Altère l’ADNmt, protéines mitochondriales et la structure mitochondriale

Dégrade les ARNm de Tfam et les ARNm codés par l’ADNmt

Augmente l’expression de cytokines proinflammatoire et induit une

inflammation hépatique

Chemokines and Mitochondrial Products

Activate Neutrophils to Amplify Organ Injury

During Acute Liver Failure Marques PE et al. HEPATOLOGY, 2012

APAP

NAPQI

CYP2E1 (Mitochondries, RE)

Inhibe la respiration mitochondriale

ROS

Lésions mitochondriales Altérations oxydatives de l’ADNmt

Inflammation hépatique

?

Neutrophils accumulate into liver microvasculature after APAP overdose

liver neutrophil migration after APAP (500 mg/kg)

Neutrophils Are Recruited to the Liver and Promote Cytotoxicity During APAP-Induced Liver Injury.

Neutrophil contribution to liver injury

Collaboration Between CXCR2 Chemokines and Formyl Peptides in Neutrophil Recruitment and Hepatocyte Injury

DF2156: Inhibiteur de CXCR2 BOC1: FPR1 antagoniste

MitDNA and CXCL8 Are Released Into the Systemic Circulation After ALF in Mice and Humans

Serum levels of chemokines and proinflammatory cytokines during ALF in mice: effect of CXCR2 and FPR1 blockage

TLR9-/- mice are completely protected from APAP-induced liver injury and systemic inflammatory response

Conclusion:

Les Chimiokines et les produits mitochondriaux (formyl peptides,

mtDNA) libérés par nécrose hépatocytaire sont responsables

d’inflammation et de lésions hépatiques lors d’intoxication au

paracétamol

mtDNA

Cytokines pro-inflammatoires

Cirrhose virale C Cancer du foie ?

Rôle probable d’Alarmines Mitochondriales (ADNmt) dans l’inflammation hépatique au cours de l’hépatite virale C *

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