Macrophage in idiopathic pulmonary fibrosis : effets of Nintedanib and expression of the prognostic biomarker CXCL13

Le nintédanib (NTD), un médicament antifibrosant, ralentit le déclin de la fonction respiratoire chez les patients atteints de fibrose pulmonaire idiopathique (FPI). Le NTD exerce ses effets antifibrosants en inhibant l’activité cellulaire de différentes protéines à tyrosine kinase. Le NTD inhibe également l’activité kinase de la protéine humaine recombinante CSF-1R. Ce récepteur, exprimé par les cellules myéloïdes, contrôle différentes fonctions du macrophage. Cellule immunitaire résidente ou différenciée à partir du monocyte, le macrophage contribue au développement de la fibrose pulmonaire en secrétant des molécules pro-inflammatoires et pro-fibrosantes. Un premier objectif de mes travaux de thèse a été de déterminer si, en bloquant l’activité de CSF1-R, le NTD altère les propriétés in vitro du macrophage humain différencié à partir du monocyte circulant (MDM) par le CSF-1. Nos résultats démontrent que le NTD inhibe la phosphorylation et l’activité de CSF-1R dans le MDM, à de faibles concentrations équivalentes à celles bloquant l’activité de la protéine recombinante. En réduisant l’activité de CSF-1R, le NTD diminue l’adhérence du macrophage et l’expression de la chimiokine pro-fibrosante CCL2. De plus, en bloquant l’activité de CSF-1R et celles d’autres cibles moléculaires, le NTD altère la polarisation des MDM en macrophages M1 et M2. Il réduit la production de diverses interleukines et chimiokines par le macrophage M1 et prévient l’expression de marqueurs membranaires par le macrophage M2. Nos résultats démontrent en particulier que le NTD réduit l’expression de CXCL13, un biomarqueur pronostique de la FPI. Cette chimiokine est exprimée dans le tissu pulmonaire mais son origine cellulaire reste incertaine. Le second objectif de mes travaux de thèse a donc été de caractériser l’expression de CXCL13 dans le macrophage pulmonaire. Nos résultats démontrent que CXCL13 est exprimé par les macrophages alvéolaires de patients atteints de FPI. In vitro, l’expression de CXCL13 dans le macrophage alvéolaire et dans le MDM activé est induite par le TNF-α et l’IL-10, via l’activation respective des voies de signalisation NF-κB et JAK/STAT. Nous montrons que les concentrations sériques de CXCL13, de TNF-α et d’IL-10 sont significativement corrélées entre elles chez les patients atteints de FPI. Ces résultats suggèrent donc que le TNF-α et l’IL-10 peuvent contrôler l’expression de CXCL13 chez ces patients.Nintedanib (NTD) is an antifibrotic drug that decreases the decline of the respiratory function of patients suffering from idiopathic pulmonary fibrosis (IPF). NTD exerts antifibrotic effects by inhibiting cellular activity of various tyrosine kinase proteins. It also prevents the activity of the human recombinant CSF-1R protein that is expressed by myeloid cells, especially macrophages. Resident cells or différentiated from circulating monocytes, the macrophages contribute to IPF by secreting several proinflammatory and profibrotic cytokines. In this context, the first objective of my thesis was to determine, if by inhibiting CSF-1R activity, NTD could alter the functions of human macrophages differentiated from blood monocytes (MoDM) by CSF-1 (also called M-CSF). Our results demonstrate that NTD blocks the phosphorylation and the activity of CSF-1R in CSF-1-activated MoDM at very low concentrations that are similar to those inhibiting the human recombinant protein. By preventing CSF-1R activity, NTD reduces cell adhesion and expression of the profibrotic chemokine CCL2. Moreover, by blocking the activity of CSF1R and that of other molecular targets, NTD modulates the polarization of CSF-1-activated MoDM. It reduces the production of various interleukins and chemokines by M1 MoDM and prevents the membrane expression of M2 markers. Our results notably demonstrate that NTD significantly inhibits the expression of CXCL13, a prognostic biomarker of IPF. This chemokine is expressed in pulmonary tissues but its cellular origin is unclear. The second objective of my thesis was thus to characterize CXCL13 expression in pulmonary macrophages. Our results demonstrate that CXCL13 is expressed by alveolar macrophages in patients with IPF. In vitro, CXCL13 expression in activated alveolar macrophages and MoDM is controlled by TNF-α and IL-10 through the activation of the NF-κB and JAK/STAT pathways, respectively. Moreover, we demonstrate that seric concentrations of TNF-α, IL-10 and CXCL13 are correlated in patients with IPF. These results thus suggest that TNF-α and IL-10 could mediate CXCL13 expression in those patients