Mechanisms of regulation of heme-oxygenase-1 and cyclooxygenase-2- by statins in macrophages and fibroblasts

Les statines sont des molécules hypocholestérolémiantes, inhibiteurs compétitifs de l'hydroxyméthylglutaryl-CoA réductase, possédant des propriétés anti-inflammatoires et anti-oxydantes dépendantes et indépendantes de leur capacité à réduire le cholestérol. L'hème-oxygénase-1, une enzyme responsable du catabolisme de l'hème participe à la résolution de l'inflammation, notamment via ses propriétés anti-oxydantes. Le système enzymatique cyclooxygénase-2/prostaglandine synthase-1 microsomale catalyse la transformation de l'acide arachidonique en prostaglandine E2, médiateur biologique important dans la régulation de l'hémostase des vaisseaux, la croissance cellulaire, l'inflammation et la douleur. La cyclooxygenase-2 et l'heme-oxygenase-1 étant des cibles des statines, et jouant un rôle majeur dans l'inflammation et la fibrose, le but de ce travail a été d'élucider les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de l'expression de ces enzymes par les statines dans les macrophages et les fibroblastes. Dans les fibroblastes, nous avons démontré que l'induction de l'hème-oxygénase-1 par deux statines différentes, la simvastatine et la fluvastatine, est dépendante de la voie du mévalonate et de la géranygéranylation des protéines. Nous avons pu également démontrer le rôle des facteurs de transcription CCAAT/enhancer-binding protein beta et gamma et upstream stimulatory factor 1 ou 2 dans cette induction, en utilisant des ARN interférants. Dans les macrophages, nous avons mis en évidence que les statines induisent l'hème-oxygénase-1 par un mécanisme dépendant du monoxyde d'azote. La petite protéine G Rho A/C semble être impliquée dans cette régulation ainsi que le facteur de transcription CCAAT/enhancer-binding protein beta. Finalement, nous avons analysé le rôle des statines dans la régulation des cyclooxygénase-2 et la prostaglandine synthase-1 microsomale dans des myofibroblastes hépatiques humains. Nous avons mis en évidence que les statines induisent l'expression de ces deux enzymes, par un mécanisme impliquant la voie de la Rho A/C. La conséquence de cette activation est une libération de la prostaglandine E2 qui inhibe la prolifération des myofibroblastes hépatiques. Au niveau transcriptionnel, l'élément de réponse nuclear factor-kappa B et cAMP response element/E box régions ainsi que GATA les régions riches en GC participent à la régulation des promoteurs de la cyclooxygénase-2 et de la prostaglandine synthase-1 microsomale, respectivement. En resumé, nos travaux confirment que les statines jouent un rôle protecteur dans les macrophages et les fibroblastes en induisant hème-oxygénase-1, la cyclooxygénase-2 et la prostaglandine synthase-1 microsomale, des enzymes qui jouent un rôle majeur dans le contrôle de l'inflammation et la fibrose.Statins are selective competitive inhibitors of the 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase administered for the treatment of hypercholesterolemia. These molecules have multiple pleiotropic effects in addition to lowering cholesterol such as anti-inflammatory and anti-oxidant properties. Heme-oxygenase-1 is responsible for the catabolism of heme and has important anti-oxidant and anti-inflammatory effects. Cylooxygenase-2, along with microsomal prostaglandin E synthase-1, metabolizes arachidonic acid into prostaglandin E2, a biological mediator with important effects on vascular tone, cell growth, inflammation and pain. Because cyclooxygenase-2 and heme-oxygenase-1 are targets for statins and play a key role in inflammation and fibrosis, we aimed to investigate the molecular mechanisms underlying the regulation of these enzymes by statins in macrophages and fibroblasts.In fibroblasts, simvastatin and fluvastatin induced HO-1 expression in a mevalonate and geranylgeranylated-dependent manner. We further demonstrated a role of the transcription factors CCAAT/enhancer-binding protein beta and gamma and upstream stimulatory factor 1 or 2 in statin-dependent induction of heme-oxygenase-1 using small interfering RNA and dominant-negative constructs.In macrophages, we showed that statins i- increase the level of expression of heme-oxygenase-1 and ii- nitric oxide can play a role in statin-dependent induction of heme-oxygenase-1 , iii- RhoA/C is one of the target of statins, iv- the transcription factor CCAAT/enhancer-binding protein beta is involved in the regulation of heme-oxygenase-1 by statins.Finally, since cyclooxygenase-2 and heme-oxygenase-1 play a role in fibrosis and inflammation, we analyzed the effect of statins in human hepatic myofibroblasts, the fibrogenic cells of the liver. Statins significantly upregulated cyclooxygenase-2 and microsomal prostaglandin E synthase-1 and inhibited cell proliferation in a PGE2-dependent manner via inhibition of RhoA/C activity. Further analysis of the transcription factors involved showed a role for nuclear factor kappa B and cAMP response element/Ebox regions of cyclooxygenase-2 promoter and GATA and GC rich box regions for microsomal prostaglandin E synthase-1.Overall, our thesis results highlight the molecular mechanisms of statin-dependent regulation of two important enzymes in inflammation and fibrosis, in macrophages and fibroblasts. They confirm that some of the protective effects of statins go through the upregulation of heme-oxygenase-1, cyclooxygenase-2 and microsomal prostaglandin E synthase-1