Etude de la dégradation d'endocan par les neutrophiles et implication dans le sepsis

Le sepsis est une réaction inflammatoire aigüe de l'hôte en réponse à une infection (bactérie, virus, champignon ou parasite) aboutissant très souvent à des dysfonctionnements d'un ou plusieurs organes. Parmi les plus fréquents, on retrouve les troubles respiratoires avec l'ALI (acute lung injury) et le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA). Le sepsis reste de nos jours un problème dévastateur chez les patients gravement malades puisque malgré les traitements modernes, les taux de mortalité restent élevés, même dans les pays industrialisés. Les neutrophiles sont les premières cellules circulantes recrutées au niveau des sites d'infection. Ils disposent, en effet, de tout un arsenal pour lutter contre les pathogènes envahissant l'organisme : la phagocytose, les espèces réactives de l'oxygène, et des sérine protéases (l'élastase, la cathepsine G et la protéinase 3). Bien que jouant un rôle protecteur dans la défense de l'hôte, les neutrophiles et leurs sérine protéases sont paradoxalement impliqués dans les lésions tissulaires au cours de certaines pathologies inflammatoires tels que le sepsis, le SDRA et l'ALI. Il a d'ailleurs été montré que les neutrophiles sont les principales cellules immunitaires infiltrant les poumons au cours de l'ALI et du SDRA. Le passage des neutrophiles vers les poumons fait intervenir les intégrines leucocytaires CD11/CD18. C'est l'interaction de ces intégrines avec la molécule d'adhérence ICAM-1 des cellules endothéliales qui va initier la migration des neutrophiles à travers l'endothélium vasculaire. L'endothélium est un élément clé dans la régulation de la réaction inflammatoire puisqu'il constitue la barrière entre le torrent circulatoire et les tissus. Lors de pathologies septiques, l'endothélium est dans un état d'activation anormal et prolongé qui aboutit à une inflammation systémique. Les médiateurs pro-inflammatoires, tel que le TNF-a, vont activer la cellule endothéliale et induire l'expression de nombreux gènes, y compris les molécules d'adhérence E-sélectine, ICAM-1 et VCAM-1, qui permettent l'infiltration leucocytaire au cours de sepsis. Endocan est un protéoglycane spécifique de la cellule endothéliale dont l'expression est régulée positivement par les cytokines pro-inflammatoires du sepsis (TNF-a et IL-1) et par le lipopolysacharide (LPS) constituant la paroi des bactéries à gram négatif. Endocan est un protéoglycane de 50 kDa de type dermatane sulfate dont l'expression est préférentiellement pulmonaire et rénale. Endocan est une molécule circulante détecté dans le sang. Chez des patients atteints de sepsis, les taux sériques d'endocan sont augmentés et corrèlent au mauvais pronostic de la maladie. II a été montré in vitro qu'endocan est capable de se fixer aux leucocytes via l'intégrine CD11a/CD18 (LFA-1) et inhibe ainsi l'interaction LFA-1/ICAM-1. Le rôle central des neutrophiles et de l'endothélium au cours du sepsis, et les données connues sur endocan nous ont amené a étudié le rôle d'endocan dans la pathogenèse du sepsis et tout particulièrement l'interaction qui pouvait exister entre endocan et les neutrophiles. Les travaux de thèse ont permis de mettre en évidence que des neutrophiles activés sécrètent des sérines protéases impliquées dans la dégradation protéolytique d'endocan. Nous avons identifié l'élastase comme responsable du clivage séquentiel d'endocan en fragments peptidiques de 15, 12 et 10 kDa, et la cathepsine G comme responsable du clivage d'endocan en un fragment unique de 14 kDa, nommé p14. Par immunoprécipitation, nous avons mis en évidence la co-existence d'endocan et de p14 in vivo, dans le sérum de patients atteints de sepsis ou de sepsis sévère. Les analyses par spectrométrie de masse dévoilent que p14 est un fragment protéique d'endocan dont l'extrémité N-terminale est intacte. Trois sites potentiels de clivage en C-terminal ont été identifiés, et aboutissent à un p14 qui conserve la région riche en cystéine d'endocan. La présence des 18 cystéines, qui sont impliquées dans la formation de ponts disulfures, peut expliquer la résistance de p14 aux activités protéasiques. Nous avons montré que la fixation d'endocan aux leucocytes via l'intégrine LFA-1 est médiée par la chaîne protéique et non glycanique d'endocan, et que cette fixation peut être levée par p14. Grâce à un modèle in vitro en transwell, nous avons montré qu'endocan est capable d'inhiber la migration transendothéliale, LFA-1 dépendante, de leucocytes. Cette inhibition n'est pas observée avec le mutant d'endocan dépourvu de son glycane. L'ensemble de nos résultats suggèrent qu'au cours du sepsis, endocan est clivé en p14 par la cathepsine G sécrétée par les neutrophiles activés. En se fixant au LFA-1, p14 empêche la fixation d'endocan aux leucocytes et empêche ainsi endocan de moduler le recrutement leucocytaire. Tout comme endocan humain, endocan murin est détecté dans le sérum et est clivé par la cathepsine G neutrophile murine en un fragment de 14 kDa. Grâce à un modèle de choc endotoxinique chez la souris 129Sv, nous avons mis en évidence une corrélation entre les taux sériques d'endocan murin et l'évolution du choc endotoxinique qui est surveillé grâce au calcul d'un score clinique de gravité. En effet, lorsque le score clinique de gravité est à son maximum à T24h, les taux d'endocan chutent. Lorsque l'état clinique de la souris s'améliore à partir de T5j, on observe une augmentation du taux d'endocan qui retrouve sa valeur de base à T7j. L'ensemble de nos résultats laissent penser que les interactions endocan-cathepsine G peuvent participer, au cours du sepsis, à la réaction inflammatoire de l'hôte et conduire aux troubles respiratoires lors de l'ALI ou du SDRA. Le fragment de dégradation d'endocan p14, pourrait être envisagé comme une signature moléculaire de l'activité cathepsine G et pourrait potentiellement être un marqueur d'évaluation de l'activation des neutrophiles au cours du sepsisLILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocSudocFranceF

Endocan, sepsis, pneumonia, and acute respiratory distress syndrome

Abstract Acute respiratory distress syndrome (ARDS) and hospital-acquired pneumonia (HAP) are major problems of public health in intensive care units (ICUs), occurring in 15% of critically ill patients. Among the factors explaining ARDS development, sepsis is known as a frequent cause. Sepsis, ARDS, and HAP increase morbidity, mortality, length of stay in the ICU, and the overall costs of healthcare. The major challenge remains to identify accurately among critically ill patients those at risk of poor outcomes who could benefit from novel therapies. Endocan is released by the pulmonary endothelium in response to local or systemic injury. It inhibits mainly leukocyte diapedesis rather than leukocyte rolling or adhesion to the endothelial cells both in vitro and in vivo. Endocan was evaluated in 25 clinical reports, including 2454 critically ill patients and 452 healthy controls. The diagnostic value of endocan for sepsis or sepsis severity was equal to procalcitonin but its prognostic value was better. A predictive value for postoperative pneumonia was evidenced in two studies, and a predictive value for ARDS in four studies from three independent centers. This review presents an overview of the structure, expression, and functions of endocan. We also hereby summarize the potential applications of endocan in the prediction and prognosis of ARDS and HAP, as well as in the prognosis of sepsis

The disulfide bond between cysteine 10 and cysteine 34 is required for CCL18 activity.

International audienceAsthma is a Th2-mediated disease that involves Th2 cell and eosinophil migration into the bronchial mucosa which is dependent upon the expression of a specific set of chemokines within the lung. Among them, CCL18 seems to play a key role because of its preferential expression in the lung, and its up-regulation by Th2 cytokines. Here, we show that the optimal naïve T cell and basophil chemotaxis, and basophil histamine release induced by rhCCL18 occurred at a 100 time lower concentration with CHO-derived rhCCL18 than with E. coli-derived rhCCL18. FT-ICR mass spectrometry of the intact chemokines showed that the rhCCL18 produced by CHO cells contained the 2 disulfide bonds Cys10-Cys34 and Cys11-Cys50, in clear contrast to the rhCCL18 derived from E. coli where the Cys10-Cys34 bond was absent. We found that reduction of the Cys10-Cys34 of the CHO-derived rhCCL18 resulted in a shift of its activity, reaching the same level as the E. coli-derived rhCCL18. These results demonstrate that the Cys10-Cys34 disulfide bond is involved in the function of CCL18

Evaluation of Endocan as a Treatment for Acute Inflammatory Respiratory Failure

Background: Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a life-threatening condition resulting from acute pulmonary inflammation. However, no specific treatment for ARDS has yet been developed. Previous findings suggest that lung injuries related to ARDS could be regulated by endocan (Esm-1). The aim of this study was to evaluate the potential efficiency of endocan in the treatment of ARDS. Methods: We first compared the features of acute pulmonary inflammation and the severity of hypoxemia in a tracheal LPS-induced acute lung injury (ALI) model performed in knockout (Esm1−/−) and wild type (WT) littermate C57Bl/6 mice. Next, we assessed the effects of a continuous infusion of glycosylated murine endocan in our ALI model in Esm1−/− mice. Results: In our ALI model, we report higher alveolar leukocytes (p p p p Esm1−/− mice compared to WT mice. Continuous delivery of glycosylated murine endocan after LPS-induced ALI resulted in decreased alveolar leukocytes (p = 0.012) and neutrophils (p = 0.012), higher blood oxygenation levels (p p = 0.04), compared to mice treated with PBS. Conclusions: Endocan appears to be an effective treatment in an ARDS-like model in C57Bl/6 mice

Endothelial Cell-Specific Molecule-1 in Critically Ill Patients With Hematologic Malignancy.

To assess whether serum concentration of endothelial cell-specific molecule-1 (Endocan) at ICU admission is associated with the use of ICU resources and outcomes in critically ill hematology patients.info:eu-repo/semantics/publishe