Mécanismes de l'anémie inflammatoire : interférences entre inflammation et métabolisme du fer – INFLAFER

Les expériences réalisées consistent à injecter à des souris des agents connus pour provoquer une inflammation (LPS, bactéries, turpentine), à les suivre et à les sacrifier à différents temps pour mesurer l'expression d'un grand nombre de gènes dans le foie et la rate (par PCR quantitative), établir la cinétique d'activation de différentes voies de signalisation par western-blot, et enfin préciser la localisation subcellulaire de la ferroportine dans les macrophages, les hépatocytes et les entérocytes. L'utilisation d'inhibiteurs des différentes voies de signalisation impliquées et de souris dans lesquelles les molécules d'intérêt ont été invalidées permettent de confirmer les mécanismes moléculaires mis en évidence.

Nous avons découvert que c'était l'activine B qui déclenchait la production exagérée d'hepcidine par le foie dans le modèle d'inflammation aigue induite par l'injection de LPS. Sa synthèse intra-hépatique augmente massivement en réponse au LPS et active une cascade de signaux que nous avons clairement identifiés. D'autres résultats concernant une utilisation potentielle de l'activine B font l'objet d'une demande de brevet et seront rendus publics ultérieurement.

Des perspectives intéressantes ne pourront être rendues publiques qu'après le dépôt de demande de brevet (voir plus haut)

Un article décrivant le rôle de l'activine B dans l'induction de l'hepcidine dans un modèle d'inflammation aigue a été publié dans la revue Blood. Une demande de brevet sur l'utilisation de l'activine B comme cible pour le traitement des anémies inflammatoires a été déposé en par Inserm Transfert.

Au cours de l’inflammation, la sortie du fer des macrophages est inhibée par une production excessive d’hepcidine par le foie et la rate. Les mécanismes moléculaires en jeu sont encore mal définis. L’hepcidine se fixe sur la ferroportine, le seul exportateur de fer connu à ce jour, et provoque son internalisation et sa dégradation, inhibant ainsi la sortie du fer des cellules de stockage. Dans un deuxième temps, l’inflammation réprime le messager de la ferroportine par un mécanisme qui est inconnu. Cet état paradoxal, où les stocks en fer sont abondants mais la production de globules rouges faible, conduit à l’anémie inflammatoire, aussi connue sous le nom d’anémie des maladies chroniques. Comprendre comment l’inflammation induit la synthèse d’hepcidine et la répression du messager de la ferroportine est crucial car un nombre très important de patients souffrant d’infections, de cancers, ou de maladies auto-immunes présente une anémie inflammatoire, ce qui accroît considérablement la morbidité de la maladie sous-jacente. Notre projet a donc pour but de mieux comprendre les voies moléculaires impliquées dans la séquestration du fer dans les macrophages lors des maladies inflammatoires et de mettre en évidence les cibles moléculaires qui permettraient de développer des traitements plus efficaces que ceux actuellement disponibles.
Les bouleversements du métabolisme du fer induits par l’inflammation sont le résultat de régulations complexes qui ont lieu dans plusieurs organes, en particulier l’intestin, la rate et le foie, et peuvent impliquer différents types cellulaires à l’intérieur d’un même tissu. Pour modéliser ces régulations, les expériences in vitro sur des cellules cultivées en dehors de leur contexte physiologique ne permettent pas une vue globale du système et des études in vivo chez la souris sont indispensables. Un des points forts de ce projet repose sur l’utilisation de souris KO Bmp6 chez lesquelles le mécanisme de régulation de l’hepcidine par le fer est complètement abrogé en raison de l’absence de Bmp6. Ces souris conservent leur capacité à induire l’hepcidine en réponse à un stimulus inflammatoire et sont un outil précieux pour étudier les interférences entre inflammation et métabolisme du fer.
Notre programme de travail est subdivisé en quatre tâches. Brièvement, nous induirons une inflammation par du LPS chez des souris KO Bmp6 et nous établirons précisément la chronologie de l’évolution des profils de cytokines sécrétées, des paramètres martiaux, des niveaux d’expression de gènes codant des molécules classiquement impliquées dans la voie de signalisation BMP/Smad, des niveaux de phosphorylation des effecteurs Smad, et des ARNm et de l’expression protéique de différentes molécules impliquées dans le métabolisme du fer, notamment la ferroportine. Nous disséquerons ensuite les différentes étapes qui induisent la synthèse d’hepcidine via un stimulus inflammatoire, en particulier l’inhibition de la voie de régulation de l’hepcidine par le fer (répression des messagers de l’hémojuvéline et de la ferroportine), l’activation de la cascade de signalisation BMP/Smad par un ligand encore inconnu mais que nous identifierons, et enfin l’influence de la vitamine A sur l’activation de la voie de signalisation IL-6/Stat3. A chaque étape, nous testerons des cibles potentielles pour le développement de nouveaux traitements de l’anémie inflammatoire.
Les deux partenaires impliqués dans ce projet ont des expertises complémentaires dans la génétique de la souris, les études d’expression génique, incluant des études à large échelle à l’aide de puces à ADN (partenaire 1), et le macrophage et les études de protéines (partenaire 2). Ils ont tous les deux une très bonne connaissance du métabolisme du fer et ont récemment démontré l’importance de Bmp6 dans la régulation du métabolisme du fer. La mise en commun de leurs efforts mutuels sera essentielle au décryptage des mécanismes conduisant à l’anémie inflammatoire.