Rôle des microARNs dans la différenciation de l'épithélium respiratoire humain normal et pathologique – MERCI

1 - Contexte scientifique et objectifs du projet Les cellules épithéliales respiratoires (CER) sont constamment soumises à des agressions (pathogènes, molécules toxiques...). Les CER ont à leur surface apicale de nombreux cils dont le battement est crucial pour la clairance muciliaire et la défense des voies aériennes. L'inflammation et les infections chroniques lors de maladies respiratoires (mucoviscidose, asthme) aboutissent à une destruction tissulaire et à une fibrose avec in fine disparition des cellules ciliées et perte fonctionnelle. L'élucidation des mécanismes impliqués dans la régénération et la ciliogénèse est une question fondamentale avec des implications thérapeutiques. Les microARNs (miR) modulent à un niveau posttranscriptionnel l'expression de nombreux ARNm. Nos objectifs sont 1) d'établir une signature spécifique des miR lors de la régénération des CER, 2) d'élucider les liens entre ces miR et les processus de régénération et 3)d'évaluer leur impact thérapeutique dans ces pathologies respiratoires. 2 - Description du projet Le projet MERCi a pour but d'explorer de nouvelles approches expérimentales afin de mieux appréhender les mécanismes impliqués dans la régénération de l'épithélium respiratoire, notamment l'impact joué par les miR durant ce processus. A l'aide du séquençage haut-débit nous établirons la signature spécifique des miR dans les CER à partir d'un modèle d'épithélium différencié reconstitué in vitro ainsi qu'à partir de cellules basales et ciliées préalablement triées. L'hybridation in situ définira la localisation cellulaire des miR candidats. Ensuite, notre projet propose d'identifier et de valider les cibles moléculaires de ces miR ainsi que de déterminer les réseaux fonctionnels impliqués. Enfin, nous tenterons d'élucider l'impact fonctionnel des miR « spécifiques des CER » préalablement établis sur la différenciation (ciliogénèse) et la régénération. A plus long terme, le but de notre projet vise à clarifier le rôle des miR dans certaines pathologies respiratoires (mucoviscidose, asthme, broncho-pneumopathie obstructive chronique). Du fait de la relation étroite existant entre les miR et la réponse virale d'une part et entre l'infection virale et son effet péjoratif sur la détérioration pulmonaire survenant dans ces maladies, nous caractériserons le miRome dans un modèle d'infection virale de CER. Afin de réaliser nos différents objectifs, notre consortium offre une combinaison unique de technologies de pointe dans les domaines de la biologie cellulaire (culture, tri cellulaire par cytométrie de flux), de l'imagerie cellulaire in vitro et in vivo (microscopies confocale et électronique), l'identification de signatures géniques à large échelle (ARNm, miR, immunoprécipitation de chromatine couplée au séquençage haut-débit), la détection de miR par hybridation in situ ou la manipulation génique. La réalisation de ce projet pourrait conduire à l'élaboration de nouvelles molécules thérapeutiques, correspondant soit à des miR étudiés ou à un de leurs gènes cibles. 3 - Résultats attendus Nos premiers résultats montrent des modifications drastiques d'expression (jusqu'à 1000 fois) de 5 miR (mir-449a,b,mir-34a,b,c), durant la différenciation de l'épithélium respiratoire. Ces 5 miR partagent tous un même site de fixation, suggérant des gènes cibles communs pouvant jouer un rôle clé lors de la différenciation. En outre, pour chaque type de CER normales, pathologiques ou en réponse à une infection virale (cellules basales, sécrétoires, ciliées), nous établirons une signature spécifique des miR et du transcriptome couplées à des manipulations d'expression de miR et des analyses in silico. Ainsi, nous anticipons 1) l'identification de cibles spécifiques et de réseaux fonctionnels orchestré par ces miR. 2) l'amélioration de la compréhension des mécanismes impliqués dans la régénération et la ciliogénèse des CER, 3) la définition de nouveaux marqueurs spécifiques des CER normales ou pathologiques, et 4) la découverte de nouvelles molécules thérapeutiques.