Régulation de l'homéostasie de la surrénale par les macrophages – ADREMAC

Comment nous avons étudié la question:

Pour éliminer les macrophages, nous avons utilisé deux approches. La première reposait sur le génie génétique, en supprimant les signaux de survie nécessaires aux macrophages. La seconde était pharmacologique, via un traitement éliminant les macrophages mais réversible à l’arrêt du médicament.

Avec ces modèles, nous avons pu poser trois questions :

• Les macrophages aident-ils à éliminer les cellules mourantes, comme la zone fœtale qui disparaît à la puberté ?

• Guident-ils l’organisation des couches du cortex ou influencent-ils la production d’hormones ?

• Soutiennent-ils les cellules progénitrices responsables du renouvellement constant ?

Enfin, grâce au séquençage de milliers de cellules individuelles, nous avons étudié le dialogue moléculaire entre macrophages et cellules surrénaliennes.

Ce que nous avons trouvé

Nos résultats ont été à la fois surprenants et instructifs :

• Les macrophages sont divers. Nous avons identifié plusieurs types distincts de macrophages dans la surrénale, certains variant selon le sexe.

• Les éliminer n’est pas catastrophique. Ni l’ingénierie génétique ni les traitements pharmacologiques n’ont empêché le développement normal ni l’équilibre hormonal. Des retards initiaux ont été observés, mais la glande s’est corrigée d’elle-même.

• La zone fœtale s’élimine seule. Même si les macrophages s’y accumulent, leur absence n’empêche pas ce processus.

• Effets subtils sur les hormones. Globalement conservée, la production hormonale montrait quelques différences : augmentation de la réponse au stress chez les mâles, affaiblissement léger de la régulation du sel chez les femelles.

• Le renouvellement cellulaire se poursuit sans macrophages.

• La régénération après un stress est différente selon le sexe. Les macrophages s’accumulaient chez les mâles, mais leur absence n’a que légèrement ralenti la récupération.

Signification générale

À première vue, ces résultats pourraient sembler négatifs : si les macrophages sont si abondants, pourquoi leur absence n’a-t-elle pas plus d’effet ? Mais en science, montrer ce qui ne se produit pas est aussi une avancée. Ici, le rôle des macrophages apparaît plus subtil qu'initialement anticipé.

Notre projet a montré que les macrophages résident dans des niches spécifiques au sexe et s’accumulent lors de phases clés de croissance, de renouvellement et de réparation. Pourtant, leur absence n’a pas compromis le développement ni l’équilibre hormonal. Cela suggère qu’ils ne sont pas essentiels en conditions normales, mais qu’ils pourraient jouer un rôle majeur en situation de stress.

Cela nous a amenés à une nouvelle question : les macrophages jouent-ils un rôle dans le cancer surrénalien ?

Nous avons étudié cette hypothèse dans des modèles murins de carcinome corticosurrénalien (ACC), un cancer rare et agressif. Contrairement à la plupart des cancers, il est plus fréquent chez les femmes. Environ 20 % des patients présentent une mutation de ZNRF3, un frein à la croissance cellulaire. Chez les souris, l’inactivation de ce gène provoquait des tumeurs chez les femelles, mais pas chez les mâles. Chez ces derniers, la testostérone induisait la sénescence des cellules tumorales, ce qui recrutait des macrophages spécialisés (MERTKhi/TREM2hi). Ceux-ci éliminaient les cellules sénescentes et empêchaient la progression tumorale.

Les données patients confirmaient cette observation : ces macrophages étaient plus fréquents chez les hommes et associés à un meilleur pronostic. Publiés dans Science Advances, ces travaux ont montré que les macrophages participent à l’étrange dimorphisme sexuel de l’ACC. Nous avons aussi découvert que la testostérone bloque indirectement le gène cancérigène MYC, affaiblissant les cellules tumorales et permettant aux macrophages d’achever leur travail.

Nous avons ensuite étudié un modèle plus sévère, combinant la perte de ZNRF3 et TP53. Cette fois, mâles et femelles développaient des tumeurs agressives et métastatiques. Les macrophages n’étaient plus protecteurs : ils devenaient immunosuppresseurs et sénescents, favorisant la dissémination tumorale. Grâce au séquençage unicellulaire et spatial, nous les avons retrouvés dans les tumeurs primaires et dans les métastases pulmonaires.

Nous avons également confirmé leur présence dans des échantillons humains. Surtout, le traitement par ABT-737, un médicament éliminant les cellules sénescentes, ralentissait la croissance tumorale et réduisait fortement les métastases. Cela ouvre une nouvelle piste thérapeutique : cibler les macrophages sénescents dans l’ACC agressif (travail en préparation pour Nature Cancer).

Fort de ces résultats, nous testons désormais comment reprogrammer les macrophages en cellules anti-tumorales. Une piste utilise des anticorps anti-CD40 pour les activer dans un état pro-inflammatoire. Une autre, bloque CD47, un signal "don't-eat-me" des cellules tumorales, pour stimuler leur phagocytose. Associé au traitement standard mitotane, qui rend les cellules plus vulnérables, cela pourrait renforcer l’élimination des tumeurs par les macrophages.

Le cortex surrénalien est un régulateur clé de l’homéostasie corporelle par la sécrétion de glucocorticoïdes par la zone fasciculée (zF) et d’aldostérone par la zone glomérulée (zG). Des altérations de son activité endocrine sont associées à l’insuffisance surrénalienne, qui peut être létale en absence de traitement, ou à une hyperactivité endocrine, conduisant à une obésité, une insulino-résistance, une immunosuppression et à de l’hypertension. Le contrôle de l’activité endocrine repose sur la maturation du cortex en période périnatale, caractérisée par la régression du cortex fœtal et la morphogenèse de la zG mature qui implique la formation de glomérules. Une fois établi, le cortex doit être maintenu par renouvellement, reposant sur la prolifération, la migration centripète et la différenciation séquentielle de progéniteurs du cortex externe. Bien que les connaissances des mécanismes du développement, de la différenciation et de la fonction du cortex aient progressé au cours des 15 dernières années, des aspects centraux de la maturation post-natale et du maintien de l’homéostasie corticale sont mal connus. C’est le cas des mécanismes de clairance des cellules fœtales, de remodelage de matrice associé à la maturation fonctionnelle de la zG, de la coordination du recrutement des progéniteurs et de la migration cellulaire au cours du renouvellement, qui ne sont pas aisément expliqués par des mécanismes cellule-autonomes. Les macrophages (Mf), sont les cellules immunitaires les plus abondantes dans le cortex surrénalien. Ils sont concentrés dans la zG en développement et à la jonction cortico-médullaire où a lieu la clairance des cellules fœtales apoptotiques, post-partum. Chez l’adulte, les Mf sont concentrés dans la région capsulaire/sous-capsulaire où résident les progéniteurs, et au cœur de la zF. Au-delà de l’immunité innée, les Mf jouent un rôle clé dans les mécanismes de différencaition, de remodelage tissulaire et dans l’homéostasie des cellules souches dans de nombreux tissus. Ces activités dépendent d’interactions réciproques entre Mf et cellules cibles, dans des niches produisant des facteurs trophiques des Mf. En retour, les Mf fournissent des signaux positifs à leur niche, générant des circuits vertueux de communication entre cellules de la niche et Mf. De manière intéressante, nos données préliminaires reposant sur la déplétion pharmacologique des Mf surrénaliens par inhibition de CSF1R, suggèrent qu’ils jouent un rôle clé dans la clairance des cellules fœtales apoptotiques et le remodelage de la zG pour former les glomérules matures. Nous faisons donc l’hypothèse que les interactions bidirectionnelles entre les Mf et les cellules des niches surrénaliennes jouent un rôle central mais encore méconnu dans la morphogenèse post-natale du cortex, la réponse hormonale et le renouvellement cortical, afin de maintenir l’homéostasie corticale et corporelle.
Pour tester cette hypothèse, nous générerons des modèles murins déplétés en Mf du cortex surrénalien, pharmacologiquement et par inactivation de facteurs trophiques au sein des niches. Dans ce but, nous identifierons les cellules corticales constituant les niches des Mf et invaliderons génétiquement les facteurs trophiques correspondants. Une fois générés, ces modèles spécifiques de déplétion seront utilisés pour découvrir le rôle des Mf dans la maturation post-natale et dans le contrôle de l’activité endocrine du cortex mature. Nous déchiffrerons alors le dialogue moléculaire entre Mf et cellules de leurs niches par une approche de séquençage ARN de noyaux isolés de surrénales entières. Les trois facteurs clés ainsi identifiés seront ensuite inactivés afin d’évaluer leur rôle dans le dialogue Mf/surrénale. Dans l’ensemble, ce projet novateur permettra des avancées significatives dans la compréhension de la biologie de la surrénale et des Mf et pourrait mettre en évidence le rôle de dérégulations de l’activité des Mf dans l’étiologie de pathologies surrénaliennes.