Rôles des NADPH oxydases lors de pathologies humaines à l'aide de modèles murins transgéniques

Reactive oxygen species (ROS) are molecules derived from oxygen. They are generated by professional NADPH oxidases (NOX). The NOX family are proteins that transfer electrons across biological membranes. In general, the electron acceptor is oxygen and the product of the electron transfer reaction is superoxide. Seven NOXs protein has been described and all of them generate or ROS. Despite their similar structure and enzymatic function, NOX family enzymes differ in their mechanism of activation, their tissue, cellular and subcellular localizations and in consequence their physiological functions. Physiological and pathological roles of NOX enzymes are usually discovered in transgenic mouse models. The goal of this thesis was to determine two new roles of NOX1 in human diseases: Hypertension and respiratory distress syndrome. Secondly, we have evaluated the anti-inflammatory role of NOX2 using Nox2-deficient mice. NOX1 has been involved in angiotensin II-induced hypertension. In this study, it has been demonstrated that NOX1-generated ROS have also implicated in angiotensin II-induced aneurysms. They can regulate the metallo-protease activity and fibrosis. NOX1 is activated by angiotensin II receptor (AT1) engagement. We have demonstrated that NOX1 also regulates the AT1 expression to the plasma membrane. NOX1 seems to be a possible therapeutical target in hypertension and aneurysm formation. The respiratory distress syndrome especially in premature babies is characterized by immature lung development. During respiratory distress syndrome treatment with mechanical ventilation and high oxygen concentration, the lungs are exposed to increased oxidative stress leading to pulmonary injury. During this study, we have demonstrated that Nox1 but not Nox2 participates to hyperoxie-induced lung injury. In Nox1-deficient mice, decreased ROS generation reduce cell death in alveolar epithelial and endothelial cells. NOX1 seems also to be a possible therapeutical target in respiratory distress syndrome. Chronic granulomatous disease (CGD) is an immunodeficiency syndrome due to mutations in gene gp91phox coding for NOX2 protein. In consequence, CGD patients suffer from severe and recurrent infections. Indeed, they present hyperinflammatory response which plays a role in the morbidity of the disease. During this study, we have demonstrated that a possible stimulus of this CGD inflammatory complication is the beta-glucans, in Nox2-deficient mice. These glucose polymers induce inflammation that cannot be resolved in absence of NOX2. Also, CGD hyperinflammation is characterized by important TNFalpha production. But the blockage of TNFalpha has not dampened CGD hyperinflammation. In the other hand, the blockage of the principal beta-glucans receptor, dectin-1 pharmacologically or genetically, has reduced significantly CGD hyperinflammation. These data constitute new therapeutical target in CGD inflammatory syndrome.Les espèces réactives de l'oxygène ou ROS sont des molécules dérivées de l'oxygène produites " de manière professionnelle " par les NADPH oxydases (NOX). Ces enzymes utilisent l'oxygène comme accepteur d'électrons afin de les transférer à travers les membranes. Le produit de cette réaction est l'anion superoxyde. La famille des NADPH oxydases est composée chez l'Homme de 7 membres : NOX1, NOX2, NOX3, NOX4, NOX5, DUOX1 et DUOX2. Bien que les structures des différentes isoformes des NOX soient très homologues, leurs mécanismes d'activation et leurs distributions tissulaires, cellulaires et subcellulaires et en conséquence, leurs fonctions physiologiques sont très différents. Leurs rôles physiologiques mais aussi pathologiques ont été très souvent déterminés à l'aide de modèles murins transgéniques. Le travail présenté dans cette thèse a eu pour but de déterminer deux nouveaux rôles de NOX1 dans des pathologies humaines : l'hypertension artérielle et le syndrome de détresse respiratoire. Dans un second temps, nous avons également évalué le rôle anti-inflammatoire de NOX2 en utilisant comme modèle des souris déficientes en Nox2. NOX1 a été impliqué dans l'hypertension artérielle induite par l'angiotensine II. Dans cette étude, il a été démontré que les ROS générés par NOX1 sont impliqués dans la formation des anévrysmes aortiques induits par l'angiotensine II, en régulant l'activité des métallo-protéases ainsi que la fibrose. L'activation de NOX1 par l'angiotensine II via son récepteur AT1 est un phénomène bien connu. Nous avons démontré que NOX1 est capable également de réguler la présence du récepteur AT1 à la membrane plasmique. Ces données font de NOX1 une cible thérapeutique de plus en plus importante dans l'hypertension artérielle ainsi que dans les anévrysmes aortiques. Le syndrome de détresse respiratoire des prématurés est caractérisé par une immaturité pulmonaire nécessitant une ventilation mécanique et de fortes concentrations d'oxygène. Les poumons soumis alors à des conditions d'hyperoxie vont être exposés à des concentrations importantes de ROS favorisant et exacerbant les lésions pulmonaires. Lors de cette étude, nous avons démontré à l'aide de souris déficientes en Nox1 que cette NADPH oxydase uniquement est impliquée dans la génération des ROS au niveau des cellules épithéliales et endothéliales pulmonaires induite par l'hyperoxie. NOX1 est à nouveau une cible potentielle thérapeutique lors des syndromes respiratoires des prématurés particulièrement sensibles aux fortes concentrations de ROS. La maladie granulomateuse septique ou CGD est un syndrome d'immunodéficience dû à la présence de mutations essentiellement de gp91phox, gène codant pour NOX2. En conséquence, les patients atteints de CGD souffrent d'infections récurrentes mettant en jeu leur pronostic vital. Associées à ces infections, des réactions inflammatoires exacerbées sont observées et ont un impact sur la morbidité. Dans cette étude, nous avons déterminé qu'une des origines possibles de l'inflammation en l'absence de NOX2 est le beta-glycan. Ces polymères de glucose, composés majoritaires de la paroi des champignons, induisent une inflammation qui ne peut se résoudre en l'absence de NOX2. Mais bien que l'hyperinflammation observée dans un modèle inflammatoire cutané chez les souris déficientes en Nox2 soit associée à de fortes quantités de TNF-alpha, l'augmentation de cette cytokine pro-inflammatoire n'est pas le principal médiateur les lésions inflammatoires induites par les beta-glycans et l'absence de Nox2. Le traitement des patients CGD par des bloqueurs du TNF-alpha ne semblent donc pas recommandés. D'un autre côté, il semble que les molécules capables de bloquer les effets des beta-glycans sont à considérer comme des cibles potentielles pour la recherche de molécules anti-inflammatoires spécifiques et le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et préventives pour les patients CGD