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Rôle des mitochondries dans l’immunité innée et dans la réponse inflammatoire du foie
Abdellah Mansouri
INSERM U733, Centre de Recherche Biomédicale Bichat-Beaujon (CRB3) Université Paris 7, Faculté de Médecine Xavier Bichat, Paris
Meetochondrie 2012 Mitochondrie, Inflammation, Immunité et Infection
- Altérations mitochondriales et réponse inflammatoire hépatique
au cours du sepsis
- Rôle des ‘Alarmines’ mitochondriales dans la toxicité hépatique
du paracétamol
- ADNmt sérique :
Marqueur du mauvais pronostic des complications
de la cirrhose du foie (VHC)?
Facteur de risque du développement du carcinome
hépatocellulaire sur cirrhose?
Sommaire
Métabolismes Apoptose
Autophagie ‘Mitophagie’
Inflammation, autoimmunité
ATP, Oxydation des AG Cycle de Krebs et de l’urée Synthèse de l’Hème Homéostasie du fer et Ca+ Synthèse d’AA Etc…
NLRP3 inflammasome et Maturation de l’IL-1β ADNmt riche en motifs CpG hypométhylés (TLR9) Peptides formylés (FPR1) HMGB1 (Tfam) (TLR3, TLR4)
Formation d’Autophagosome
Facteurs pro- et
anti-apoptose
4
Foie normal CHC Cirrhose
(+/- Sepsis)
Stéatose Fibrose
Stéatohépatite Inflammation
Anomalies mitochondriales? Cytokines pro-inflammatoires
Stress oxydant
Spectre des maladies du foie
Anomalies mitochondriales
Sepsis : Réponse inflammatoire exagérée Infection systémique prouvée Complication de la cirrhose du foie Atteinte multi-organe
Coupable : Lipopolysaccharide
(LPS, Constituant de l’enveloppe des bactéries à Gram -)
Activation de TLR4
Un déficit énergétique majeur est souvent observé
chez des patients avec sepsis suggérant
des atteintes mitochondriales ?
ALTERATIONS MITOCHONDRIALES
ET INFLAMMATION HEPATIQUE DANS UN MODEL
MURIN DE SEPSIS
Choumar et al. Antioxid & Redox Signaling 2011
LPS TLR4 CD14
IFN iNOS
IFN NOS/ROS
mtDNA
Mitochondrial dysfunction in sepsis
TRIF
TRAF6
MyD88
Cytokines proinflamatoires (TNFα, IL1B…) TFAM mRNA
mitochondrial mRNA
Souris
LPS (5 mg/kg, ip)
Sacrifice 1, 2, 6, 24, 48 h
Etude de l’ADNmt Fonctions mitochondriales
Profile des cytokines proinflammatoires
Mitochondria + MitoSOX (mal/glu)
100 ± 11
160 ± 13*
144 ± 15*
Mitochondria + MitoSOX (succinate)
100 ± 9
181 ± 18*
162 ± 12*
Mitochondrial TBARs (nmol/mg protein)
0.34 ± 0.04
0.52 ± 0.10*
0.59 ± 0.12*
Controls LPS 6 h
LPS 24 h
Effect of LPS (5g/kg) on Mitochondrial ROS Formation and Mitochondrial TBARs
0
20
40
60
80
100
120
mtD
NA
/nD
NA
hybr
idiz
atio
n ra
tio
(% u
ntre
ated
mic
e)
*
0
40
80
120
Long
frag
men
t/sho
rt fr
agm
ent
inte
nsity
rat
io
(% u
ntre
ated
mic
e)
0 h 6 h 24 h 48 h
*
*
0 h 6 h 24 h 48 h
mtDNA
nDNA
8636-bp
316-bp
0 h 6 h 24 h 48 h
*
0 h 6 h 24 h 48 h
*
20
60
100
Altérations de l’ADNmt par LPS
Rel
ativ
e iN
OS
mR
NA
0 h 6 h 24 h 48 h
*
0
20
40
60
iNO
S pr
otei
n/β-
actin
pro
tein
in
tens
ity ra
tio
0 h 6 h 24 h 48 h
iNOS
β-actin
0
0.2
0.4
0.6
**
LPS induced iNOS mRNA and iNOS protein
LPS +
Mito-TEMPO
Respiratory chain complexes (coomassie brillant stain)
Nitrated tyrosine residues in the proteins of complexes I, III and V (Antibody against 3-nitrotyrosine)
0 h 6 h 24 h 0 h 6 h 24 h
LPS +
1400W
Complex I Complex V Complex III
0 h 6 h 24 h
Complex I Complex V Complex III
Com
plex
I ac
tivity
(%
unt
reat
ed m
ice)
Hep
atic
ATP
(%
unt
reat
ed m
ice)
*
0 h 6 h 24 h 48 h
*
* 100
* *
* 80
60
40
20
0
120
0 h 6 h 24 h 48 h
100
80
60
40
20
0
120
LPS diminue l’activité du complexe I de la chaîne respiratoire et l’ATP hépatique
Hours after LPS (5 mg/kg)
0 h 2 h 6 h Pla
sma
IL-1β
(pg/
ml)
Hours after LPS (5 mg/kg) 24 h
0
50
100
150
200
4 h
*
*
*
0 h 2 h 6 h Pla
sma
HM
GB
1 (n
g/m
l)
24 h
0
75
150
225
300
4 h
*
*
Cytokines pro-inflammatoires sériques après l’administration de LPS
Pla
sma
IFN
-β (p
g/m
l)
*
0
5
10
15
20
0 h 2 h 6 h
Pla
sma
TNF-α
(pg/
ml)
LPS
24 h
* *
0
60
120
180
240
300
36 h 48 h 72 h
*
* 340
*
* *
*
0 h 2 h 6 h 24 h 36 h 48 h 72 h
Tfam mRNA
Tfam protein
PGC-1 protein
LPS decreased Tfam mRNA and protein P
lasm
a IF
N-β
(pg/
ml)
*
0
5
10
15
20
0 h 6 h 24 h
LPS
ND1 mRNA COX2 mRNA
0 h 6 h 24 h
LPS
28S rRNA
0 h 6 h 24 h
LPS
18S rRNA 28S rRNA 18S rRNA
CO
X2 m
RN
A/2
8S rR
NA
ra
tio
0
0.5
1.0
1.5
*
0.3
0.6
0.9
* *
ND
1 m
RN
A/2
8S rR
NA
ra
tio
0.0
*
COX 1
β-actin
LPS Saline
LPS decreased mitochondrial mRNAs and proteins
LPS TLR4
IFN
Lésions Mitochondriales
TRIF
TRAF6
MyD88
TNFα, IL1B ROS/NOS
NFkB
HMGB1
iNOS
Libération ADNmt Formyl-peptides, ATP?
TLR9 FPR
TRIF/TRAF Respiration
Circulation
Conclusions
LPS : Augmente le stress oxydant mitochondrial
Inhibe les complexes de la chaîne respiratoire et diminue l’ATP
hépatique
Altère l’ADNmt, protéines mitochondriales et la structure mitochondriale
Dégrade les ARNm de Tfam et les ARNm codés par l’ADNmt
Augmente l’expression de cytokines proinflammatoire et induit une
inflammation hépatique
Chemokines and Mitochondrial Products
Activate Neutrophils to Amplify Organ Injury
During Acute Liver Failure Marques PE et al. HEPATOLOGY, 2012
APAP
NAPQI
CYP2E1 (Mitochondries, RE)
Inhibe la respiration mitochondriale
ROS
Lésions mitochondriales Altérations oxydatives de l’ADNmt
Inflammation hépatique
?
Neutrophils accumulate into liver microvasculature after APAP overdose
liver neutrophil migration after APAP (500 mg/kg)
Neutrophils Are Recruited to the Liver and Promote Cytotoxicity During APAP-Induced Liver Injury.
Collaboration Between CXCR2 Chemokines and Formyl Peptides in Neutrophil Recruitment and Hepatocyte Injury
DF2156: Inhibiteur de CXCR2 BOC1: FPR1 antagoniste
Serum levels of chemokines and proinflammatory cytokines during ALF in mice: effect of CXCR2 and FPR1 blockage
TLR9-/- mice are completely protected from APAP-induced liver injury and systemic inflammatory response
Conclusion:
Les Chimiokines et les produits mitochondriaux (formyl peptides,
mtDNA) libérés par nécrose hépatocytaire sont responsables
d’inflammation et de lésions hépatiques lors d’intoxication au
paracétamol