Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Phénotype sécrétoire“

Bien que la sénescence cellulaire joue un rôle essentiel dans le développent embryonnaire, la cicatrisation ou l’hémostase, il est maintenant également démontré qu’elle est à l’origine de nombreux processus dégénératifs qui caractérisent le vieillissement. Cette sénescence est induite en réponse à divers stress ou stimulus inappropriés, conduisant à un arrêt de la prolifération et des adaptations géniques, épigénétiques, métaboliques, structurelles et fonctionnelles. Ces cellules sénescentes, lorsqu’elles ne sont pas éliminées, favorisent la propagation de leur phénotype de proche en proche dans le tissu environnant, par l’établissement d’un profil sécrétoire spécifique. Éliminer ou bloquer l’action de ces cellules par des agents dits sénothérapeutiques pourrait prévenir la dégénérescence tissulaire et améliorer la longévité en bonne santé. Nous nous proposons dans cette revue de présenter les dernières avancées et applications développées en sénothérapie et discuterons les résultats très prometteurs des premiers essais cliniques chez l’homme.

Les lésions CCM (Cerebral Cavernous Malformations) sont formées d’un empilement de vaisseaux capillaires tortueux, dilatés et hémorragiques situés dans le cerveau. Ces capillaires cérébraux sont dépourvus de cellules murales et sont formés d’une monocouche de cellules endothéliales (CE) peu jointives. La mutation perte de fonction de l’un des 3 gènes ccm (ccm1, ccm2 et ccm3) est suffisante pour induire la formation de lésions CCM chez l’Homme.Dans les différents modèles mutants ccm, les CE présentent une homéostasie tensionnelle défectueuse caractérisée par un défaut de coordination entre les forces d’adhésions cellule-matrice et cellule-cellule. Ceci se traduit par la formation de fibres contractiles d’actomyosine ancrées sur de nombreuses adhérences focales à intégrine B1 et par la perte des jonctions intercellulaires dépendantes de VE-cadhérine. L’association des protéines CCM1-3 forme une plateforme moléculaire qui contrôle, en aval de RhoA, l’activité des kinases ROCK1 et ROCK2 sur l’organisation du cytosquelette d’acto-myosine. Le complexe CCM recrute ROCK2 aux jonctions dépendantes de VE-cadhérine pour promouvoir un réseau d’actine cortical stabilisateur de ces jonctions intercellulaires alors que dans le même temps, il inhibe l’activité de ROCK1 pour réduire la formation de fibres de stress ventrales et ainsi limiter l’adhésion de la CE à la matrice extracellulaire. Il est connu que le microenvironnement de la lésion est remodelé notamment par des cellules immunitaires qui s’infiltrent pour déclencher une réponse inflammatoire chronique et favoriser l’expansion de la lésion. Il est également connu que les CE mutantes sécrètent des métalloprotéases et des cytokines, qu’elles surproduisent des ROS et qu’elles subissent une transition endothélio-mésenchymateuse (endoMT). Enfin, les lésions CCM sont des mosaïques de CE mutantes et sauvages qui sont recrutées au cours du temps dans la lésion. Néanmoins, le lien qui existe entre tous ces phénomènes favorables à la progression de la lésion CCM est encore mal compris et reste à élucider.Les travaux que j’ai effectués au cours de cette thèse m’ont permis de proposer un modèle qui unifie l’ensemble de ces comportements cellulaires. En effet, j’ai mis en lumière le vieillissement prématuré des cellules endothéliales déplétées en CCM2. J’ai montré que cette sénescence est associée à un comportement sécrétoire SASP (Senescence Associated with a Secretory Phenotype) qui confère à la CE la capacité de remodeler activement son environnement notamment en le dégradant de manière localisée, de l’envahir et d’attirer par chimio-attraction des CE sauvages et des cellules immunitaires. Le second apport majeur de mon travail a été de montré que cette SASP est due aux dérèglements dans la mécanique de la CE. En effet, j’ai montré que l’augmentation de la contractilité intracellulaire, associée à un défaut de coordination entre les activités de ROCK1 et ROCK2, est responsable de cette SASP. L’inhibition de la myosine II ou la déplétion préférentielle de ROCK1 ou de ROCK2, restaure l’expression de la moitié des gènes dérégulés par la perte de CCM2, bloque l’apparition des marqueurs de sénescence ainsi que les capacités invasives et chimio-attractantes des CE déplétées pour CCM2. Ces résultats ouvrent la voie vers l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour bloquer les mécanismes à l’origine de l’apparition et de l’expansion des lésions CCM
CCM (Cerebral Cavernous Malformations) lesions are formed by stacks of tortuous, dilated and hemorrhagic capillaries located in the brain. These brain capillaries are devoid of mural cells and are formed of a monolayer of weakly joined endothelial cells (EC). The loss of function mutation in one of the 3 ccm genes (ccm1, ccm2 and ccm3) is sufficient to induce the formation of CCM lesions in humans.In the different ccm mutant models, the ECs present defective tensional homeostasis characterized by a lack of coordination between the cell-matrix and cell-cell forces. This results in the formation of contractile actomyosin fibers anchored on numerous focal adhesions containing B1 integrin and in the loss of VE-cadherin-dependent intercellular junctions. The association of CCM1-3 proteins forms a molecular scaffold that controls downstream of RhoA the activity of ROCK1 and ROCK2 on the organization of the acto-myosin cytoskeleton. The CCM complex recruits ROCK2 at the VE-cadherin dependent junctions to promote a network of cortical actin stabilizing these intercellular junctions while at the same time, it inhibits the activity of ROCK1 to reduce the formation of ventral stress fibers and thus limit the adhesion of the EC to the extracellular matrix. It is known that the microenvironment in the lesion is reshaped in particular by immune cells that infiltrate it to trigger a chronic inflammatory response and promote the expansion of the lesion. It is also known that mutant ECs secrete metalloproteases and cytokines, that they overproduce ROS and that they undergo an endothelio-mesenchymal transition (endoMT). Finally, CCM lesions are mosaics of mutant and wild-type ECs recruited into the lesion over time. However, whether a link exists between all these phenomena conducive to the progression of the CCM lesion is not known and remains to be elucidated.My work during this PhD allowed me to propose a model that unifies all these cellular behaviors. Indeed, I have highlighted a premature aging of endothelial cells depleted in CCM2. I have shown that this senescence is associated with a secretory behavior SASP (Senescence Associated with a Secretory Phenotype) which gives the EC the ability to actively reshape its environment, in particular by degrading it locally, to invade it and attract by chemo-attraction wild EC and immune cells. The second major contribution of my work has been to show that this SASP is due to the dysregulation of the mechanics of the EC. Indeed, I have shown that the increase in intracellular contractility, associated with the loss of balance between the activities of ROCK1 and ROCK2, is responsible for this SASP. Inhibiting myosin II or depleting ROCK1 or ROCK2 restores the expression of half of the genes dysregulated by the loss of CCM2, blocks the appearance of senescence markers as well as the invasive and chemo-attractive capacities of CCM2-depleted ECs. These results open the way to the identification of new therapeutic targets responsible for the appearance and expansion of CCM lesions

La sénescence est une réponse cellulaire associée à des marqueurs spécifiques comme un arrêt irréversible du cycle cellulaire ainsi que la sécrétion d’un ensemble de facteurs comme les cytokines, chimiokines et protéases, constituant le SASP, pour Senescence-Associated Secretory Phenotype. Le SASP peut avoir des rôles autocrine et paracrine qui contribuent au renforcement et à la propagation du phénotype sénescent. La composition du SASP et par conséquent son rôle, dépendent notamment du type cellulaire et de la nature du stress inducteur de sénescence. Du fait de sa fonction de barrière avec l’environnement externe, la peau est particulièrement soumise à différents types de stress induisant la sénescence des cellules et un vieillissement prématuré. Le glyoxal, composé dicarbonylé formé au cours des réactions de glycation, d’auto-oxydation du glucose ou de la peroxydation lipidique, est un précurseur des produits avancés de glycation impliqués dans le vieillissement normal et pathologique. Mes travaux de thèse ont permis de montrer que le glyoxal induit la sénescence de kératinocytes humains normaux ainsi qu’une accumulation d’espèces réactives de l’oxygène et de produits avancés de glycation intracellulaires traduisant un état de stress oxydant. L’initiation de cette sénescence est due à l’activation de la voie d’arrêt du cycle cellulaire AKT/FOXO3a/p27KIP1 suivie d’une phase tardive caractérisée par l’activation de la voie p16INK4A/pRb. La caractérisation du phénotype sécrétoire associé à la phase précoce de cette sénescence, a été réalisée par spectrométrie de masse afin d’identifier des facteurs pouvant être ciblés par des ingrédients sénomorphiques
Senescence is a well-characterized cellular state associated with specific markers such as permanent cell proliferation arrest, and the secretion of messenger molecules by cells expressing the Senescence-Associated Secretory Phenotype (SASP). The SASP can display autocrine and paracrine effects which contribute to the senescent phenotype reinforcement and propagation. The SASP composition depends on many factors such as the cell type or the nature of the stress that induces senescence. Since the skin constitutes a barrier with the external environment, it is particularly subjected to different types of stresses, and consequently prone to premature cellular aging. Glyoxal, a dicarbonyl compound produced during glucose metabolism and lipid peroxidation, is a precursor of Advanced Glycation End-products (AGEs), whose presence marks normal and pathological aging. My thesis work showed that glyoxal treatment provokes oxidative stress by increasing reactive oxygen species and AGEs levels and induce senescence in human keratinocytes. Furthermore, glyoxal-induced senescence bears a unique molecular progression profile: an “early-stage” when AKT-FOXO3a-p27KIP1 pathway mediates cell-cycle arrest, and a “late-stage” senescence maintained by the p16INK4/pRb pathway. Moreover, we characterized the resulting secretory phenotype during early senescence by mass spectrometry in order to find new targets for senomorphic ingredients. Our study provides evidence that glyoxal can affect keratinocyte functions and act as a driver of human skin aging

Les maladies neurodégénératives regroupent un ensemble de neuropathologies qui se caractérisent par le dysfonctionnement progressif des neurones et leur perte irréversible au niveau du système nerveux central. Parmi ces maladies figure la maladie d’Alzheimer (MA) qui est une des conditions neurodégénératives la plus fréquente. Bien qu’aucune étiologie n’ait encore été identifiée, le vieillissement est par conséquent le principal facteur de risque de la MA. Grâce aux recherches réalisées sur le vieillissement, des caractéristiques de changements cellulaires et biochimiques, comme la sénescence cellulaire et l’inflammaging, ont été associées à ce phénomène. La sénescence cellulaire qui se définit par un état d’arrêt du cycle cellulaire pourrait aggraver une maladie neurodégénérative, entre autres par le biais de phénotypes sécrétoires associés à la sénescence. L’implication du proto-oncogène BMI1 dans la régulation du cycle cellulaire et la sénescence a été démontrée à travers son inhibition du locus INK4/ARF. De plus, une déficience en BMI1 a été rapportée dans des neurones de certains patients avec la MA, et elle est également associée à une neurodégénérescence précoce. Le complexe NF-κB participe à l’expression d’un large éventail de gènes de cytokines pro-inflammatoires impliquées dans les processus de l’inflammaging et de la sénescence cellulaire. Cependant, l’implication conjointe de BMI1 et de NF-κB dans les processus de neurodégénérescence demeure peu connue. Compte tenu de ce contexte, dans le cadre de ce projet de maitrise, nous avons voulu explorer l’implication conjointe des molécules BMI1 et de la voie canonique du facteur NF-κB dans la production de cytokines pro-inflammatoires en utilisant des modèles in vivo et in vitro reproduisant un phénotype de neurodégénérescence similaire à la maladie d’Alzheimer. Nos résultats indiquent qu’une déficience en BMI1 est corrélée à une inactivation du facteur NF-κB aussi bien dans des neurones in vitro qu’in vivo ainsi qu’a une baisse de l’expression des cytokines IL6 et IL8. Bien que nous présentions des résultats générés à partir d’expériences non dupliquées, ils convergent tout de même vers des conclusions similaires à celles obtenues au niveau de pathologies cancéreuses. Ainsi notre projet apporte une information additionnelle qui pourrait servir à la compréhension des mécanismes sous-jacents au phénomène de l’inflammaging dans la neurodégénérescence.
Neurodegenerative diseases are a group of neuropathologies characterized by the progressive dysfunction of neurons and their death in the central nervous system. Among these diseases, Alzheimer's disease (AD) is the most common one. Although no aetiology has yet been identified, aging is therefore the main risk factor for AD. Thanks to several research work on aging, cellular characteristics and biochemical changes, such as senescence and inflammaging, have been associated with this phenomenon. Senescence, which is defined as a state of cell cycle arrest, could worsen neurodegenerative diseases throughout senescence associated secretory phenotypes. The involvement of the proto-oncogene BMI1 in cell cycle regulation and senescence has been demonstrated through its inhibition of the INK4/ARF locus. Additionally, BMI1 deficiency has been reported in neurons of AD patients, and it is also associated with early neurodegeneration. The NF-κB complex participates in the expression of a wide range of pro-inflammatory cytokine involved in the processes of inflammaging and cellular senescence. However, little is known about the joint involvement of BMI1 and NF-κB molecules in neurodegeneration processes. Given this context, within the framework of this master's project, we wanted to explore the combined implication of BMI1 and the canonical pathway of the NF-κB factor in the production of pro-inflammatory cytokines using in vivo and in vitro models reproducing a neurodegenerative phenotype similar to Alzheimer's disease. Our results indicate that a deficiency in BMI1 is correlated to an inactivation of the NF-κB expression both in vitro and in vivo neurones, as well as with a decrease in the expression of cytokines IL6 and IL8. Although we present results generated from unduplicated experiments, they nonetheless converge towards similar conclusions obtained in studies carried out on cancerous pathologies. Thus, our project provides additional information that could help to understand the mechanisms underlying the inflammaging phenomena in neurodegeneration.