Etude des mécanismes moléculaires impliqués dans l’inflammation et la fibrose du foie dans deux modèles murins de maladies métaboliques

Le carcinome hépatocellulaire est le cancer primitif du foie le plus fréquent. Son développement est souvent associé à une accumulation de graisses dans le foie (stéatose), qui peut évoluer vers une une cirrhose du foie. Cependant, dans certains cas, ces tumeurs se développent en absence de signe de fibrose (accumulation de fibres de collagènes) ou de cirrhose, en particulier dans des maladies métaboliques comme l’obésité. De façon intéressante, le développement de tumeurs hépatiques est aussi observé chez les patients atteints de glycogénose de type I (GSDI) ou de type III (GSDIII), deux maladies métaboliques rares. Dans ces deux pathologies, une perte ou une diminution significative de la production de glucose par l’organisme entre les repas ou lors de période de jeûne mène à des hypoglycémies (faibles taux de sucres dans le sang) et à l’accumulation de glycogène (stock de sucre) dans le foie menant à des foies anormalement gros chez le nouveau-né. Les hypoglycémies peuvent entrainer des convulsions, voir un coma ou être fatales en l’absence d’un contrôle très précis de l’alimentation des patients (apport régulier de sucres à digestion lente ou un resucrage rapide lors d’une baisse importante de la glycémie). Ces maladies se caractérisent aussi par le développement de complications hépatiques importantes, avec en particulier le développement de tumeurs hépatiques. De façon intéressante, la comparaison de ces deux maladies a montré des différences importantes de la progression tumorale, avec la présence ou l’absence de graisses dans le foie, associée ou non à une inflammation du foie et d’une fibrose. Dans ce projet, nous caractériserons le rôle de la réaction inflammatoire et du développement de la fibrose qui sont classiquement associés à l’apparition de tumeurs hépatiques. En effet, les cellules immunitaires jouent un rôle central dans le développement inflammatoire et tumoral. Pour cela, nous caractériserons l’environnement immunitaire des foies de souris atteintes de GSDI ou de GSDIII, en comparaison avec des souris saines (contrôles). Les différentes cellules du foie seront isolées et purifiées à un stade précoce de la maladie, avant le développement tumoral. Ce projet devrait permettre de mieux définir les mécanismes moléculaires du développement tumoral en lien avec la présence ou non d’inflammation et de fibrose hépatique.

A terme, ce projet devrait permettre de mieux caractériser l’importance de la réaction immunitaire et l’initiation du développement de fibrose dans le développement de la pathologie hépatique et la tumorigenèse dans le cadre de deux maladies métaboliques que sont la glycogénose de type I et la glycogenénose de type III. La comparaison de ces deux pathologies pourra aussi éclaircir les mécanismes moléculaires impliqués dans la tumorigenèse hépatique liée à l’obésité ou d’autres maladies métaboliques.

Les animaux atteints de GSDI ou GSDIII seront soumis pendant 3 mois à un régime connu pour induire une fibrose hépatique. Des prélèvements sanguins sur animaux vigiles seront réalisés en veine submandibullaire tous les mois. En fin d’étude, les animaux subiront une chirurgie sans réveil avec perfusion du foie pour dissocier et isoler les différentes cellules du foie qui doivent être ensuite analysées.

Ce projet concerne deux pathologies caractérisées par le développement d’hypoglycémies lors de jêunes courts (entre les repas) et par des atteintes hépatiques menant au développement de tumeurs du foie. Nous disposons de modèles de souris viables atteintes de GSDI et de GSDIII et qui reproduisent toute la pathologie hépatique observée chez l’homme. Sans contrôle nutritionnel strict, les hypoglycémies peuvent être fatales et mener à la mort. Afin d’éviter la mort des animaux atteints de GSDI, la délétion du gène qui est muté chez les patients a été induite uniquement dans le foie des souris, ce qui permet d’éviter les hypoglycémies au cours d’un jeûne grâce à la production de glucose par les reins et l’intestin. Cependant, ces souris peuvent développer des hypoglycémies car elles ne peuvent pas utiliser leur stock de sucres accumulé dans le foie. La connaissance du modèle animal a permis de définir des points limites, en contrôlant les risques d’hypoglycémies. Pour cela, des croquettes sont accessibles aux souris directement dans la cage pour leur éviter la perte d’énergie nécessaire pour atteindre les mangeoires. De plus, dès qu’un animal ne réagit pas à un stimulus, il est injecté avec une solution de glucose (sucre), ce qui permet d’augmenter instantanément sa glycémie. Les souris atteintes de GSDIII présentent des glycémies plus faibles que les souris contrôles mais ne développent pas d’hypoglycémie fatale car elles sont capables de produire du glucose par une autre voie que la dégradation des stocks de glycogène du foie. Ces souris sont invalidées pour le gène muté chez les patients dans tous les tissus ; elles présentent donc aussi une accumulation de glycogène au niveau des muscles, entrainant une faiblesse musculaire mais qui n’a pas d’impact sur la mobilité des souris. Même si aucun phénotype musculaire délétère n’a été rapporté à l’âge de 3 mois, de la nouritture est aussi accesible directement dans la cage afin de limiter les efforts musculaires pour atteindre les mangeoires. Ces deux modèles de souris développent autour de 15 mois des tumeurs hépatiques ce qui ne constitura pas un point limite dans ce projet puisque les procédures seront limitées à 3 mois.

Tous les animaux seront mis à mort pour prélèvement du foie par une méthode éthiquement autorisée. Les cellules immunitaires du foie seront isolées pour des études moléculaires afin de caractériser leur implication dans le développement de la pathologie hépatique des glycogénoses de type I et de type III.

Souris (Mus musculus) En ce qui concerne la production de glucose par l’organisme, les études réalisées sur des vertébrés inférieurs tels que le poisson montrent que les régulations observées ne sont pas les mêmes que chez les mammifères. Les expériences seront donc réalisées avec des modèles animaux dont les systèmes de régulation sont semblables à l’homme et qui reproduisent toute la pathologie hépatique observée chez les patients. Par ailleurs, le modèle murin est compatible avec une étude en laboratoire en raison de sa petite taille, de sa manipulation aisée et des nombreux outils d’analyse disponibles (anticorps, kits biochimiques…). Les protocoles seront réalisés avec des souris adultes âgées de 3 mois.