Exploration du rôle des macrophages dans l’homéostasie du fer chez la souris

Le fer est essentiel pour de nombreuses fonctions physiologiques, comme la synthèse de l’ADN, la production de l’hémoglobine (indispensable au transport de l’oxygène dans les globules rouges), et la production d’énergie. Il existe sous deux formes principales, à savoir le fer ferrique, peu soluble mais stable, et le fer ferreux, plus soluble mais réactif. En excès, le fer peut générer des espèces réactives de l’oxygène qui peuvent créer des dommages aux cellules et déclencher une forme de mort cellulaire appelée ferroptose. Chez l’Homme, des mutations dans un certain nombre de gènes conduit à des surcharges sévères en fer dans l’organisme induisant des lésions tissulaires. Les manifestations de cette pathologie peuvent inclure des symptômes systémiques, des dysfonctions hépatiques (pouvant favoriser le développement d’un cancer du foie), une cardiomyopathie, un diabète, ainsi que des arthropathies, parmi d’autres complications. Ces maladies héréditaires sont appelées hémochromatoses et peuvent concerner environ 1 personne sur 1000 en France. Les concentrations de fer dans le sang et les organes sont strictement régulés pour limiter sa toxicité. Les macrophages, notamment dans la rate et le foie, contribuent à recycler le fer en éliminant les globules rouges vieillissants. Les cellules de Kupffer, des macrophages (globules blancs qui ont une fonction de nettoyage et de surveillance immunitaire) situés dans le foie, sont essentielles dans ce processus de recyclage. Dans certaines pathologies, comme l’anémie hémolytique, ces cellules de Kupffer peuvent souffrir et être remplacées par des macrophages d’une autre origine. Ce remplacement a des conséquences potentielles sur l’accumulation de fer dans certains organes, pouvant entraîner des dommages aux reins. Cette étude explore le rôle d’une molécule exprimée par les cellules de Kupffer (mais également d’autres types de macrophages) pour déterminer si celle-ci contribue à la survie et au maintien de ces macrophages dans le foie en condition normale et en cas de surcharge en fer.

Le fer est un composant essentiel de l’hémoglobine (une protéine des globules rouges) et est essentiel au transport de l’oxygène chez les vertébrés. À l’état stable, la production de globules rouges est en équilibre avec leur élimination. Cependant, dans diverses conditions physiopathologiques, la durée de vie des globules rouges est gravement compromise, ce qui menace l’organisme d’anémie et d’une toxicité au fer. Ces anémies dites hémolytiques peuvent avoir plusieurs origines et notamment être d’origine métabolique, génétique comme pour la drépanocytose ou bien encore relever de désordres auto-immuns. Dans ce contexte, ce projet vise à mieux comprendre le rôle et l’importance que jouent les macrophages (origine, quantité tissulaire, activation, fonction) et en particulier ceux qui sont présents dans le foie, mais aussi dans la rate ou la moelle osseuse, dans le recyclage du fer et l’équilibre production-élimination des globules rouges.

Un premier groupe d’animaux recevra une administration de fer par injection unique (animal vigile, quelques secondes de contention). Un deuxième groupe recevra une administration (injection unique, animal vigile, quelques secondes de contention) d’une molécule favorisant une anémie hémolytique. Un troisième groupe d’animaux recevra deux injections sous anesthésie générale (durée de quelques minutes) dans la journée, puis le lendemain une administration de fer par injection unique (animal vigile, quelques secondes de contention) suivie de deux prises de sang (animal vigile, durée 1-2 minutes) à quelques jours d’écart. Un quatrième groupe recevra une administration de fer par injection unique (animal vigile, quelques secondes de contention) puis 2 semaines plus tard une administration de globules rouges ou de bactéries par une injection unique sous anesthésie générale. Un cinquième groupe recevra une administration de fer par injection unique (animal vigile, quelques secondes de contention), puis des traitements par injection (animaux vigiles, quelques secondes de contention) de molécules tous les deux jours, 6 fois. Pour le dernier groupe, les animaux seront placés dans des compartiments (mouvements limités) d’une boîte transparente en même temps que d’autres congénères (contact visuel et olfactif) pour subir une irradiation de faible dose (5 à 10 mins) suivie d’une injection sous anesthésie générale. 2 semaines plus tard, une prise de sang sera effectuée (animal vigile, durée 1-2 minutes) avant une administration de fer par injection unique (animal vigile, quelques secondes de contention). En fin de procédure, tous les animaux seront anesthésiés pour permettre une prise de sang terminale puis euthanasiés (toujours sous anesthésie générale).

Les manipulations des animaux pourront induire un stress de courte durée. Les administrations pourront induire une brève et légère douleur au point d’injection. Les injections répétées peuvent induire un risque d’infection (cas rare). Les prélèvements sanguins pourront induire une douleur de courte durée ainsi qu’un risque faible d’hématome ou d’hémorragie. Les animaux irradiés (doses modérées) pourront être stressés au cours de l’irradiation par le maintien de courte durée (5 à 10 mins) dans une petite boîte (mais sans perte visuel ni olfactive de leurs congénères). Ils pourront aussi être plus sensibles aux infections pendant quelques jours. Les courtes anesthésies générales pour les injections pourront engendrer un stress thermique et l’injection une douleur temporaire au réveil. Certains traitements pourront induire une inflammation temporaire, ou une anémie de transitoire et être source d’inconfort et être associée à une perte de poids temporaire des animaux.

Des prélèvements et analyses post-mortem sont nécessaires ce qui implique l’euthanasie des animaux (1360 total) à la fin de chaque procédure.

La souris est la seule espèce de mammifère pour laquelle des invalidations géniques et spécifiques de certains tissus et cellules peuvent être facilement réalisées et notamment pour l’études des macrophages. De plus, de nombreuses lignées ont déjà été développées et sont donc disponibles pour les chercheurs. La physiologie murine est proche de celle de l’Homme, justifiant ainsi l’utilisation de cette espèce à des fins de recherche thérapeutique en médecine humaine. Les animaux utilisés devront avoir atteint l’âge adulte au début des expérimentations pour avoir un système immunitaire mature. Ils seront donc utilisés à partir de l’âge de 8 semaines.