Fonction mitochondriale des cellules immunitaires dans le sepsis (MitoSepsis)

Fond

Les preuves suggèrent que la septicémie et le choc septique altèrent gravement les mitochondries et que le dysfonctionnement mitochondrial qui en résulte est lié à la gravité et au résultat du dysfonctionnement organique qui en résulte. Dans le sepsis, des anomalies mitochondriales - biochimiques et ultrastructurales - ont été reconnues dans plusieurs organes, notamment le foie, les reins, les tissus musculaires squelettiques et cardiaques et les cellules sanguines. Une revue systématique de la fonction mitochondriale évaluée en termes de consommation d'oxygène, de respiration d'état 3 et d'état 4, d'activité enzymatique respiratoire ou de taux d'ATP tissulaire et de taux de renouvellement a montré une diminution de la fonction, en particulier dans les modèles de septicémie d'une durée supérieure à 16h . Des niveaux appauvris en glutathion réduit, un antioxydant intra-mitochondrial important, en combinaison avec une génération accrue d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et d'espèces réactives de l'azote (RNS) inhibent la phosphorylation oxydative et la génération d'ATP. Ce dérangement intrinsèque acquis dans le métabolisme énergétique cellulaire contribue à la réduction des activités des complexes enzymatiques de la chaîne de transport d'électrons mitochondriale et à la biosynthèse altérée de l'ATP et contribue au dysfonctionnement des organes dans la septicémie.

Les cellules immunitaires circulantes jouent un rôle important dans la physiopathologie du sepsis. La stimulation du système immunitaire modifie les besoins énergétiques des cellules immunitaires ; la régulation à la baisse de l'activité des cellules immunitaires a été associée à une septicémie prolongée. L'activation des cellules immunitaires impose une augmentation des besoins énergétiques, ainsi une réduction de la production d'ATP due à une altération de la fonction mitochondriale peut être un facteur de modulation de la réponse immunitaire dans la septicémie. Des altérations de la fonction mitochondriale et une défaillance énergétique ont été rapportées dans les cellules mononucléaires du sang périphérique et semblent être associées à la modulation de la réponse immunitaire au sepsis. Les macrophages incubés avec l'endotoxine/interféron-γ montrent une diminution de la consommation d'oxygène et une inhibition du complexe mitochondrial I. Différents mécanismes d'altération de la fonction mitochondriale dans ces cellules ont été proposés, notamment une augmentation de la production de NO et de la nitration des protéines mitochondriales [14], une élévation de l'IL-10 [15] ou des taux de prostaglandines. Chez les neutrophiles humains, la fonction mitochondriale intacte joue un rôle important dans la chimiotaxie et la phagocytose, l'altération de ces mécanismes entraîne une diminution de la capacité de défense face aux attaques microbiennes.

HIF-1α est un facteur de transcription qui agit comme un facteur de régulation clé dans l'évolution de l'homéostasie de l'oxygène. Dans des conditions normoxiques, HIF-1α est continuellement synthétisé et dégradé après hydroxylation par des dioxygénases qui utilisent l'oxygène, le Fe et l'α-cétoglutarate comme substrats. Lors de l'hypoxie, la faible disponibilité en oxygène limite la réaction ; HIF-1α n'est plus dégradé et s'accumule rapidement et déclenche la transcription de gènes impliqués dans l'homéostasie de l'oxygène tels que les enzymes glycolytiques, les transporteurs de glucose, le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF) et l'érythropoïétine. Dans des conditions hypoxiques, HIF induit également une diminution des niveaux d'ARNm des protéines de la chaîne respiratoire, préparant la cellule à produire de l'ATP principalement à partir de la glycolyse et non de la phosphorylation oxydative, optimisant ainsi l'énergétique et l'homéostasie cellulaire pour la survie et la fonction pendant l'hypoxie.

Des rapports publiés récemment ont établi un lien entre l'inflammation et la stimulation des endotoxines et l'activation de HIF-1α. Il a été démontré que HIF-1α est régulé positivement et stabilisé dans les macrophages et les monocytes traités au LPS dans des conditions normoxiques. Il a été démontré que les niveaux de HIF-1α étaient diminués dans les macrophages déficients en TLR4 après stimulation par le LPS, ce qui suggère que la stimulation par le LPS de HIF-1α est médiée par le TLR4.

Les données sur la fonction mitochondriale des cellules immunitaires humaines dans le sepsis sévère sont limitées et la corrélation potentielle entre les besoins et la production d'énergie mitochondriale et la gravité de l'état et des résultats du patient n'est pas bien établie. La réaction immunologique dans le cadre d'un sepsis sévère et d'un choc septique consiste en un système interdépendant et très complexe qui implique différents types de cellules immunitaires et des cytokines pro- et anti-inflammatoires impliquées dans un processus dépendant du temps. De simples études in vitro évaluant la fonction mitochondriale d'un seul type de cellules immunitaires et de cytokines uniques à un moment donné au cours du processus septique pourraient ne pas être un modèle approprié pour refléter les interactions complexes du système immunitaire. Des mesures en série de la fonction mitochondriale de différentes cellules clés et des cytokines pro- et anti-inflammatoires spécifiques et des marqueurs d'apoptose parallèlement à d'autres marqueurs cliniques et de laboratoire de la septicémie peuvent offrir une évaluation et une compréhension plus approfondies de ce schéma de maladie délétère.

Objectif

L'objectif du projet est d'étudier de manière approfondie les changements dans la fonction mitochondriale et la morphologie des cellules immunitaires chez les patients atteints de sepsis sévère et de choc septique. Nous prévoyons d'évaluer les changements dans la fonction mitochondriale des monocytes, des lymphocytes B et des lymphocytes T CD4+ en corrélation avec les niveaux de diverses cytokines et avec les paramètres cliniques et de laboratoire classiques de la gravité de la septicémie et des résultats.

Méthodes

Un total de 30 patients admis à l'unité de soins intensifs (USI) d'un hôpital de soins tertiaires en raison d'une septicémie grave ou d'un choc septique seront inclus dans l'étude après avoir obtenu le consentement éclairé écrit du patient ou de son plus proche parent. Les patients atteints de tout type de maladies chroniques infectieuses, inflammatoires ou auto-immunes, après transplantation ou recevant des agents immunosuppresseurs sont exclus.

Témoins : 30 volontaires sains L'évaluation de la fonction mitochondriale des monocytes/granulocytes sera réalisée par la mesure de l'activité du complexe mitochondrial à l'aide d'un protocole de titrage standard pour mesurer l'activation des complexes I à IV. Pour mesurer les taux sériques d'IL-1, IL-6, IL-10 et TNF, des kits commerciaux standard seront utilisés.