Pharmacological targeting of cathepsin C in novel therapeutic approach in granulomatosis with polyangiitis

Les protéases à serine du neutrophile (PSN), maturées par une protéase à cystéine nommée la cathepsine C (CatC), sont des acteurs majeurs dans la dégradation tissulaire et la réponse immunitaire médiées par les polynucléaires neutrophiles (PNN). La protéinase 3 (PR3), l’une des PSN, est l’auto-antigène majeur de la granulomatose avec polyangéite (GPA) qui est une vascularite systémique auto-immune. Le ciblage pharmacologique des PSN par des inhibiteurs est une approche intéressante pour le traitement de la GPA mais également pour toutes les maladies inflammatoires chroniques impliquant les PSN mais reste sans résultat jusqu’à maintenant. L’inactivation génétique de la CatC chez les patients atteints du syndrome de Papillon-Lefèvre est associée à une élimination presque totale des PSN. Au cours de ce travail de thèse, nous avons ciblé la CatC à l’aide d’un inhibiteur de type nitrile dans un modèle de cellules souches différenciées en PNN et nous avons obtenu une élimination presque complète de la PR3 intracellulaire et membranaire. Dans un deuxième temps, nous avons identifié la cathepsine S (CatS) comme la protéase activatrice majeure de la CatC dans les précurseurs neutrophiliques. Nous avons donc ciblé la CatS avec un inhibiteur de type nitrile pendant la différentiation des PNN ce qui a diminué significativement les taux de PSN. L’inhibition pharmacologique de la CatC pourrait donc éliminer l’auto- antigène de la GPA et constituer une nouvelle stratégie thérapeutique innovante pour contrôler l’auto-immunité et l’inflammation associée dans cette pathologie. Une combinaison d’inhibiteurs de CatS et de CatC pourrait s’avérer plus efficace pour éliminer la PR3 ainsi que les PSN pro-inflammatoires dans la GPA et dans d’autres pathologies inflammatoires chroniques.Neutrophil serine proteases (NSP), maturated by cathepsin C (CatC), are the major players in neutrophil-mediated tissue degradation and immune response. Proteinase 3 (PR3) is the main target antigen of anti-neutrophil cytoplasmic auto-antibodies (ANCA) in granulomatosis with polyangiitis (GPA), a systemic small-vessel vasculitis. The pharmacological targeting of NSP by proteinase inhibitors is promising approach for GPA treatment but also for all chronic inflammatory diseases involving NSP but remains unsuccessful until now. The genetic inactivation of CatC in patients with Papillon-Lefèvre syndrome is associated with almost complete elimination of NSP in blood neutrophils. In this work, we targeted CatC using a nitrile inhibitor in neutrophil generated from umbilical cord stem cells and we observed strong reductions in intracellular and membrane- bound PR3. Among the five-proCatC activating proteases, we found CatS in neutrophilic precursor cells and in mature neutrophils. Pharmacological inhibition of CatS in neutrophils generated from stem cells resulted in significant reduction of cellular NSP. The pharmacological inhibition of CatC could help eliminate the auto- antigen of GPA and constitute a novel therapeutic strategy to reduce auto-immune inflammation in this pathology. Pharmacological targeting of both CatS and CatC might help to efficient inhibition and elimination of NSP in GPA and in chronic inflammatory diseases