Les alarmines mitochondriales: quel impact au cours

Les alarmines mitochondriales: quel impact au cours de la pneumopathie à
Streptococcus pneumoniae chez le lapin soumis à la ventilation mécanique ?
Blot Mathieu1,2, Pauchard Laure-Anne1, Dunn-Siegrist Irène3, Pugin Jérome3,4, Charles Pierre-Emmanuel1,5.
(1) U.M.R. 1347 pôle MERS- INRA, DIJON, France –(2) Service de maladies infectieuses- Hôpital le Bocage, DIJON, France - (3) Intensive Care Laboratory- University Hospitals of
Geneva & Faculty of Medicine, GENEVA, Switzerland - (4) Intensive Care Laboratory- University Hospitals of Geneva & Faculty of Medicine, GENEVA, Switzerland - (5)
Service de réanimation médicale- Hôpital le Bocage, DIJON, France.
Objectifs
La ventilation mécanique (VM) est associée à une surmortalité et un état
d’hyperinflammation au cours de la pneumopathie à Streptococcus
pneumoniae (S.p.). Les alarmines mitochondriales sont des molécules libérées
au cours de la lyse cellulaire, entrainant une inflammation stérile. Nous
souhaitons évaluer le rôle des alarmines mitochondriales dans la
physiopathologie de la pneumopathie à pneumocoque chez le lapin soumis ou
non à la VM.
Méthodes
Des lapins étaient soumis à une VM de 48 heures ou gardés en ventilation
spontanée (VS). Une pneumopathie était obtenue par instillation endo-
bronchique de S.p.. Les lapins non infectés VS et VM étaient utilisés comme
contrôle (n=5 par groupe). A 48 heures, ou plus tôt en cas de décès, la
charge bactérienne, le niveau de cytokines inflammatoires, et d’alarmines
mitochondriales (adenosine triphosphate (ATP), ADN mitochondrial
(ADNmt) (cytochrome B, Cet NADH-I)) étaient mesurés dans le poumon
(ou LBA) et les sérums.
Conclusion
La VM augmentait la sévérité de la pneumopathie à S.p., en limitant la clairance bactérienne et en produisant un surcroit d’inflammation (en particulier par une
libération d’IL-1ß). Le rôle des alarmines mitochondriales (ATP et ADNmt) reste incertain, puisque des taux identiques étaient mesurés chez les animaux en VS
et VM. Cependant, nous ne pouvons exclure une libération précoce et transitoire de ces signaux pro-inflammatoires qui permettent la maturation de l’IL-1ß.
Par ailleurs, S.p.possède une endonucléase (EndA) capable d’hydrolyser l’ADN environnant et pourrait hydrolyser l’ADNmt circulant. Les concentrations
bactériennes plus élevées au cours de la VM pourraient expliquer les faibles taux d’ADNmt observés. Le recyclage des mitochondries défectueuses
(mitophagie), ainsi que la réduction de la biogénèse mitochondriale au cours de l’infection bactérienne, sont deux autres facteurs qui pourraient expliquer
cette diminution des taux d’ADNmt, altérant ainsi la réponse immunitaire face à l’agression bactérienne. Nos données suggèrent un nouveau mécanisme par
lequel S.pneumoniae est capable d’échapper à la réponse immunitaire de l’hôte, en particulier au cours de la VM.
H0 H8 H48
Ventilation Mécanique
12 mL.kg-1
PEEP = 0
Sérum, Autopsie
LBA, exérèse des
poumons, rate et
foie.
Sérum,
Anesthésie
Intubation,
Inoculation
Sérum
NADH I Cyt B Cyt C
ATP
VS
VM
VS + S.p.
VM + S.p.
0
10000
20000
30000 p=0.55
p=0.008
Cytochrome C (u.a.) LBA
VS
VM
VS + S.p.
VM+ S.p.
0
20000
40000
60000
80000 p=0.69
p=0.008
Cytochrome B (u.a.) LBA
VS
VM
VS + S.p.
VM + S.p.
0
5000
10000
15000
20000
25000 p=0.55 p=0.008
NADH I (u.a.) LBA
H0 H8
Décès
H48
0
20000
40000
60000 VS
VM
VS + S.p.
VM + S.p.
NADH I (u.a.) serum
H0 H8
Décès
H48
10000
20000
30000
Cyt B, serum (u.a.)
H0 H8
Décès
H48
0
10000
20000
30000
40000
50000
Cyt c, serum (u.a.)
VS
VM
VS + S.p.
VM + S.p.
1.0 10-10
1.0 10-09
1.0 10-08 p=0.22
p=0.39
p=1.0
ATP (M) (LBA)
H0 H8
Décès
H48
1.0 10-06
1.0 10-05
VS
VM
VM + S.p
VS + S.p
ATP (M) (Serum)
LBA
SERUM
AND Mitochondrial
Résultats
1) La VM seule entrainait des dégâts et une
inflammation pulmonaire (augmentation des
concentrations pulmonaires d’IL-8 et d’IL-1).
VS
VM
0
2000
4000
6000
8000 p=0.06
IL-8 (pg/g of lung)
VS
VM
0
10000
20000
30000
40000 p=0.03
IL-1B (pg/g de poumon)
2) Cependant, les niveaux d’ATP et d’ADNmt mesurés dans les LBA
n’étaient pas différents entre les lapins en VM et ceux en VS.
VS
VM
VS
VM
0
10000
20000
30000
p=0.55
Cytochrome C (u.a.) LBA
VS
VM
0
20000
40000
60000
80000
p=0.69
Cytochrome B (u.a.) LBA
VS
VM
0
5000
10000
15000
20000
25000 p=0.55
NADH I (u.a.) LBA
VS
VM
1.0 10-10
1.0 10-09
1.0 10-08
p=1.0
ATP (M) (LBA)
NADH I Cyt B Cyt C ATP
010 20 30 40
0
20
40
60
80
100
VM + S.p.
VS + S.p.
VS
VM
p<0.001
Time (hours)
Percent survival (%)
VS + S.p.
VM + S.p.
1
2
3
4
p=0.22
Log10 CFU/g (Rate)
VS+ S.p.
VM + S.p.
VS + S.p.
VM + S.p.
0
2
4
6
8p=0.06
Log10 CFU/g (Poumon)
4) De façon surprenante, les taux d’ADNmt étaient significativement
diminués dans les LBA des lapins infectés. Les concentrations sériques
d’ADNmt diminuait de façon constante et jusqu’au décès chez les lapins
infectés en VM, alors que le taux diminuait à 8 heures avant de réaugmenter
chez les lapins infectés en respiration spontanée. Les niveaux d’ATP n’étaient
pas significativement augmentés dans les LBA des lapins infectés par S.p..
3) En comparaison aux animaux infectés en respiration spontanée, les
animaux en VM développaient des pneumopathies multifocales, avec une
surmortalité, des concentrations bactériennes plus élevées, davantage de
bactériémies, ainsi qu’une plus grande libération d’IL-8.
Ce projet a bénéficié de la bourse SPILF 2013