Impact of strilbenoids from wine on cystic fibrosis airway epithelium

Impact des stilbénoïdes sur l’épithélium des voies aériennes mucoviscidosiquesChez les patients mucoviscidosiques (CF), la mutation du canal CFTR entraîne une déshydratation du mucus qui s’accumule dans les voies aériennes, en faisant un terrain propice aux infections respiratoires qui vont entraîner une inflammation chronique. Un remodelage de l’épithélium, avec l’apparition de zones de métaplasie malpighienne, d’hyperplasie des cellules basales et sécrétrices ou même de desquamation va s’installer, impactant les fonctions de l’épithélium.Le but de cette thèse était de déterminer si les stilbénoïdes de la vigne, resvératrol, pallidol, δ-viniférine et ε-viniférine, composés aux multiples propriétés pharmacologiques, pouvaient s’avérer être de potentielles molécules thérapeutiques pour le traitement de la mucoviscidose. Grâce à des modèles de culture en 2D et en 3D en interface air-liquide (IAL) de cellules épithéliales primaires de voies aériennes humaines CF, nous avons analysé l’impact des stilbénoïdes sur la réparation épithéliale et la production d’effecteurs de la migration cellulaire, sur la différenciation mucociliaire de cellules épithéliales et le réseau de jonctions serrées, sur la production de la chimiokine pro-inflammatoire IL-8, et enfin sur les flux ioniques transépithéliaux via le canal CFTR normal ou muté.Les résultats obtenus montrent que, dans un modèle de plaie dans des cultures non-CF et CF en 2D, seul le resvératrol impacte la réparation épithéliale, en la ralentissant. Cette diminution n’est pas observée dans le modèle 3D. Aucun des stilbènes n’agit sur les effecteurs de la migration cellulaire que sont les MMP, les TIMPs et l’uPa. L’analyse des cultures en IAL de cellules bronchiques CF montre que la δ-viniférine favorise la ciliogenèse alors que le resvératrol induit un retard, et que l’ε-viniférine génère une hyperplasie des cellules sécrétoires. Le resvératrol est également responsable d’une diminution du nombre de cellules épithéliales dans les cultures différenciées. Le dosage de l’IL-8 montre que le resvératrol présente une activité anti-inflammatoire en culture 2D alors que cette propriété n’est pas observée dans les cultures 3D. A l’inverse, ses dérivés présentent des propriétés pro-inflammatoire en culture 2D, qui ne sont pas observées dans les cultures 3D. Enfin, nous avons pu observer que pallidol et l’ε-viniférine sont des inhibiteurs du canal CFTR alors que la δ-viniférine est un potentiateur de CFTR et un correcteur du CFTR F508del / F508del.En conclusion, nos travaux montrent que la δ-viniférine, dérivé du resvératrol, présente des propriétés qui pourraient être mises à profit pour le traitement de la mucoviscidose.Mots clés : mucoviscidose, stilbènes, réparation, régénération, inflammation, CFTRImpact of stilbenoids from vine on cystic fibrosis airway epitheliumIn Cystic Fibrosis (CF) patients, mutation of CFTR channel leads to a mucus dehydration and accumulation in the airways, associated with infections and chronic inflammation. An airway epithelium remodeling, with squamous metaplasia, basal and secretory cell hyperplasia, or epithelium desquamation, is frequently observed, that will affect the epithelium functions.The aim of my thesis was to determine if stilbenoids from vine (resveratrol, pallidol, δ- and ε-viniferins), compounds with multiple known pharmacologic properties, could be candidates as new therapeutics for the treatment of CF. Using in vitro 2D and 3D cultures of human non-CF and CF airway epithelial cells, we analyzed the impact of stilbenoids on wound repair, migration effectors production, mucociliary epithelial differentiation, tight junction network formation, IL-8 secretion and transepithelial ion fluxes through CFTR.Our results showed that resveratrol slowed down epithelial wound repair in 2D but not in 3D cultures. Neither resveratrol nor its derivatives modified secretion of migration effectors such as MMPs, TIMPs or uPa. Analysis of 3D cultures showed that δ-viniferin improved ciliogenesis, whereas resveratrol induced a delay in ciliated cell differentiation and ε-viniferin increased secretory cell number. Resveratrol also diminished IL-8 secretion in 2D but not in 3D cultures, whereas its derivatives showed pro-inflammatory capacities in 2D but not in 3D cultures. Finally, we demonstrated that pallidol and ε-viniferin led to CFTR channel inhibition whereas δ-viniferin acted as CFTR potentiator and F508del / F508del CFTR corrector.In conclusion, our results show that δ-viniferin, a resveratrol derivative, exhibits some properties that could be used for the treatment of CF.Key words : cystic fibrosis, stilbenoids, repair, regeneration, inflammation, CFT