Mucoviscidose, CFTR, Transports ioniques, Inflammation, Infection, Biomarqueurs

La mucoviscidose est une maladie autosomique récessive liée aux mutations du gène CFTR. Ce dernier code pour une protéine du même nom, un canal anionique qui secrète principalement des ions chlorure (Cl-) et bicarbonate (HCO3-) et est exprimé notamment au pôle apical des cellules épithéliales respiratoires et participe à la régulation de l'homéostasie du liquide de surface bronchique (ASL). Les altérations de CFTR dans la mucoviscidose sont à l'origine de défauts de transports ioniques qui engendrent un déséquilibre de la lumière pulmonaire. Ils se traduisent en clinique par une bronchopathie chronique surinfectée avec inflammation excessive. Pendant longtemps, la prise en charge de la mucoviscidose reposait principalement sur une prise en charge symptomatique. En 2012, les premiers traitements ciblant les défauts de CFTR ont été accessibles pour certains patients, les modulateurs de CFTR. Il s'agit de la combinaison de plusieurs molécules chimiques, dont la dernière a été rendue accessible en 2019. Ces traitements ont été développés par études à haut débit, selon leur capacité à restaurer le transport de Cl- médié par CFTR. D'autres mécanismes, bénéfiques pour le patient, peuvent également entrer en jeu. L'objectif de ce travail a été d'identifier in vitro les mécanismes impliqués dans la réponse aux modulateurs de CFTR et d'identifier cette réponse in vivo, après identification de biomarqueurs pertinents de la physiopathologie pulmonaire et de la réponse au traitement. Afin de reproduire au mieux les conditions physiologiques, les expériences ont été menées sur cellules épithéliales respiratoires primaires. L'étude des effets des modulateurs de CFTR in vitro a été réalisée selon deux axes : le premier s'est intéressé aux transports ioniques et à leur effet sur le pH de l'ASL. Il a nécessité la mise en place d'expériences d'électrophysiologie en courant de court-circuit et de mesure de pH en atmosphère contrôlée. Cela a permis de mettre en évidence un effet des modulateurs de CFTR sur la correction du transport de HCO3- médié par CFTR en conditions basales et inflammatoires ainsi que l'alcalinisation du ph de l'ASL. Le second concerne l'étude de l'infection par Staphylococcus aureus du modèle de cellules épithéliales respiratoires primaires. Cette étude a montré une altération de la croissance bactérienne sur cellules incubées avec ces molécules, sans que le mécanisme précis n'ait été démontré. L'étude de l'effet des modulateurs de CFTR in vivo a nécessité l'identification préalable de biomarqueurs de l'inflammation pulmonaire pertinents. Ce travail a été mené par revue exhaustive de la littérature conduite en collaboration et qui a donné lieu à rédaction de recommandation quant à leur utilisation en recherche clinique et translationnelle. Ces biomarqueurs ont été analysés pour décrire l'effet des modulateurs in vivo sur l'inflammation pulmonaire dans une cohorte pédiatrique. Ils ont permis de montrer une diminution significative de la neutrophile élastase pulmonaire après un mois de traitement. L'ensemble de ces travaux met en lumière les effets des modulateurs de CFTR in vitro et in vivo, effets qui ne sont pas seulement liés à la correction du transport de chlorure par CFTR et sont bénéfiques pour le patient. Une meilleure compréhension de l'ensemble de ces mécanismes pourra à terme permettre de développer ou réorienter des traitements ciblés, quelles que soient des mutations de CFTR.