Héparanes Sulfates Mimétiques comme nouveau traitement des lésions pulmonaires – MAT-PL

Le projet MAT-PL (Matrix Therapy for Pulmonary Lesions) vise à fournir une preuve de concept chez la souris, transposable à l'homme, de l'intérêt d'une thérapie matricielle utilisant un mimétique de l'héparane sulfate (HSM), l'OTR4132, par injection systémique afin de réduire les lésions pulmonaires aiguës caractérisées par des dommages alvéolaires diffus (DAD) qui peuvent souvent évoluer vers une fibrose pulmonaire chronique.

Le modèle murin utilisé est le modèle bléomycine. Cependant, les premiers résultats obtenus dans ce modèle ont montré une mortalité importante et des effets systémiques dans les groupes traités avec l’OTR4132 IV. Afin de s’affranchir de cet effet toxique de la BLM, le modèle de fibrose induite par la BLM a été remplacé par un modèle de lésion pulmonaire aigue par lipopolysaccharide (LPS).

L’objectif de la mise au point et des études avec hPCLS est de montrer les effets anti-fibrotiques du composé OTR4132 dans un modèle ex vitro imitant des conditions de fibrose pulmonaire idiopathique (FPI), développé sur des coupes pulmonaires humaines (hPCLS), en utilisant une approche intégrée de lectures multiples.

En parallèle, nous avons choisi deux modèles cellulaires humains que sont les cellules endothéliales HUVEC et des cellules épithéliales alvéolaires, connues comme étant des acteurs principaux d’évolution de la FPI. Afin d’induire un phénotype pro-fibrotique in vitro, ces cellules ont été traitées avec 10 et 20 ug/mL de Bléomycine (un agent génotoxique) durant 72h. Ceci a été étudié dans deux différents phénotypes cellulaires, natif et modifié par un agent bloquant l’élongation des Glycosaminoglycanes ( β-D-Xyloside, 2mM durant 72h). Ensuite des analyses des transcrits et des niveaux d’expression protéique de marqueurs impliqués dans la fibrose ont été réalisé par qRT-pcr (expression génique) et western blot (expression protéique), respectivement. Enfin, nous avons étudié l’internalisation du composé OTR4132-Alexa647 par étude du phénomène d’endocytose dans le temps (à 5-30 minutes, à 1h à 2h à 3h et à 4h) dans le modèle des cellules HUVEC.

La composante glycanique endogène et sa modification en condition pathologique ainsi que l'effet de l'administration de la thérapie matricielle (OTR4132) est étudiée par des méthodes d'histologie, HPLC-MS, de biologie moléculaire (machinerie de biosynthèse) et des méthodes biochimiques après extraction et quantification des glycosaminoglycannes (héparanes sulfates et chondroïtine sulfates) endogènes à partir de tissue.

Modèle LPS

La mise au point a été effectuée et les résultats sont en cours d'analyse.

hPCLS

Les marqueurs utilisés pour évaluer l’état fibrotique induit par un cocktail fibrotique publié (Alsafadi et al., 2017) ont été validés sur un modèle PCLS humain.

Les conditions pré-FPI seront induites par une stimulation PCLS pendant 48 heures à l’aide d’un cocktail pro-fibrotique (PFC). Ce PFC est composé de facteur de croissance transformant-bêta (TGF-β), de facteur de croissance dérivé des plaquettes-AB (PDGF-AB), de facteur de nécrose tumorale-alpha (TNF-α) et d’acide lysophosphatidique (LPA), comme décrit dans Alsafadi et coll. (2017).

Concernant la partie in vitro, nos résultats confirment l’effet pro-fibrotique de la bléomycine. En effet, à 72h, la bléomycine induit une augmentation significative de marqueurs associés à l’induction d’un processus inflammatoire, sénescent et fibrotique (alpha-SMA, Collagène I et III, Serpin, IL-1b, MCP-1, p16, p21, p38, activité B-Galactosidase). De façon intéressante, en absence de glycosaminoglycanes, nous montrons que la bléomycine perd son action pro-fibrosante. Cela suggère que les GAG soient nécessaires à l’induction d’un phénotype de fibrose et qu’ils participeraient de façon importante au développement de la FPI.

Concernant l’internalisation du composé OTR4132-Alexa647, nos résultats mettent en évidence dans la phase précoce (5 à 30 minutes) une localisation sous membranaire de l’OTR4132. Dans la phase intermédiaire (entre 1 et 3h), nous observons une répartition homogène au niveau du cytoplasme. Enfin, en phase finale, le composé semble se localiser dans la partie périnucléaire principalement. Cela signifie une internalisation du produit dans le temps et un trafficking intracellulaire.

L'amélioration de la réparation du tissu pulmonaire et de la récupération fonctionnelle après une agression pulmonaire aiguë par une thérapie régénérative basée sur l'utilisation de mimétiques des héparanes sulfates (HSM) est une approche prometteuse pour le traitement des lésions alvéolaires diffuses (DAD), observées dans le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA), exacerbations aiguës de maladies pulmonaires interstitielles fibrotiques ou pneumopathie COVID-19 sévère. Les effets bénéfiques d’un HSM seraient principalement liés à la régénération du tissu lésé en restructurant la matrice détruite, en protégeant les peptides cellulaires communicants (facteurs de croissance, cytokines, chimiokines), et en limitant la fibrose habituellement observée lors du processus de réparation. Grâce à l'utilisation d'approches et de modèles innovants développés par 4 partenaires dont un privé, le projet MAT-PL explorera la capacité d'un agent mimétique de l'héparane sulfate (OTR4132) à réduire l'inflammation, les altérations des mécanismes de l'angiogenèse et la fibrose, et ainsi à améliorer les séquelles de lésions pulmonaires aiguës caractéristiques de la DAD, proposant ainsi une nouvelle approche pour la prévention et le traitement de la fibrose pulmonaire.