L’actualité scientifique vue par les étudiants du Master Biologie Santé, module physiopathologie de la signalisation, Université Paris-Saclay

Série coordonnée par Sophie Sibéril.

Malgré la très grande capacité de régénération du foie, les fonctions hépatiques sont dégradées durant l’apparition d’une fibrose faisant suite à une lésion chronique. Cette fibrose est caractérisée par une accumulation de matrice extracellulaire (MEC) qui est sécrétée par les myofibroblastes hépatiques [1] issus de la différenciation, induite par la lésion, des cellules étoilées et/ou des fibroblastes hépatiques [2]. Le remodelage de la MEC par les myofibroblastes repose sur des interactions intercellulaires, mais également sur la sécrétion de cytokines, de facteurs de croissance [3] et de molécules de danger, appelées DAMP (danger-associated molecular pattern), comme l’ATP qui est libéré par les cellules en apoptose ou en condition de stress. Deux types de récepteurs de l’ATP coexistent dans le foie, avec des différences d’expression des différentes isoformes selon le type cellulaire. On distingue ainsi les récepteurs P2X, qui sont des canaux ioniques directement activés par l’ATP (parmi ceux-ci, P2X4 et P2X7 sont les plus exprimés), et les récepteurs P2Y qui sont des récepteurs métabotropiques couplés aux protéines G [4].

Alors que, à la suite d’une lésion aiguë, la réparation du foie, par des processus dépendant de l’ATP est documentée [4, 5], le rôle des récepteurs P2 dans la fibrogenèse, résultant d’une lésion chronique, a été très peu étudié.

Quelques travaux ont néanmoins montré, par invalidation génique ou pharmacologique, que le récepteur P2X7 était impliqué, selon des mécanismes encore mal compris, dans l’activation et la différenciation des cellules hépatiques stellaires et des fibroblastes portaux en myofibroblastes. Des études ont révélé le rôle de ce récepteur dans la fibrogenèse induite après ligature des voies biliaires [6] ou après traitement au tétrachlorure de carbone (CCl4) [7,8].

Le rôle de P2X4 dans la fibrogenèse hépatique n’avait en revanche pas encore été étudié dans ces modèles de lésions hépatiques. Précédemment, l’équipe dirigée par T. Tordjmann avait mis en évidence une forte expression de P2X4 dans le tissu hépatique, et avait décrit son rôle dans la régulation de la sécrétion de médiateurs de l’inflammation, de la réorganisation du cytosquelette et de la formation de dépôts de collagène dans des sites extra-hépatiques [9]. Dans un article récent, cette même équipe s’est donc intéressée au rôle des récepteurs P2X4 dans l’acquisition d’un phénotype profibrogène, en étudiant les fonctions des myofibroblastes [10].

Quinze jours après avoir induit une fibrose hépatique, soit par ligature des voies biliaires [11], soit en appliquant un régime alimentaire carencé en méthionine et choline à des souris [12], les auteurs ont pu montrer que le foie de souris déficientes pour le gène du récepteur P2X4 (souris P2X4-KO) exprimait moins de transcrits de collagène par rapport à celui des souris témoins. Toutefois, l’invalidation de P2X4 entraînant parallèlement une diminution de l’expression de P2X7, les auteurs ont répété les mêmes expériences sur des souris P2X7-KO. Dans ce cas, aucune différence de phénotype n’a été observée chez les souris déficientes pour ce récepteur et présentant des lésions hépatiques. Il apparaît donc que la diminution de l’expression de P2X7, observée chez les souris P2X4-KO, n’est pas impliquée dans la diminution de l’apparition du phénotype profibrogénique que l’on note chez les souris P2X4-KO. En utilisant des biopsies de foie de patients, les auteurs ont pu, de plus, montrer une surexpression de P2X4 dans le foie de patients fibrotiques. Ces résultats suggèrent ainsi que l’expression et l’activation de P2X4 jouent un rôle important dans l’apparition de la fibrose hépatique.

Les auteurs se sont ensuite intéressés à l’activité des myofibroblastes hépatiques isolés à partir de souris sauvages ou de souris P2X4-KO. Ils ont alors pu montrer, par une analyse en western-blot, que la stimulation de myofibroblastes hépatiques de souris témoins par l’ATP augmente l’expression de l’a-SMA (a-smooth muscle actin), une isoforme de l’actine des muscles lisses. Cette surexpression n’est pas retrouvée dans les myofibroblastes hépatiques des souris P2X4-KO. La protéine a-SMA étant un marqueur de l’activation des myofibroblastes hépatiques, ce résultat suggère donc un défaut d’activation des cellules P2X4-KO. Pour le confirmer, les auteurs ont testé la contraction de ces cellules, ainsi que leurs capacités d’adhérence à la fibronectine et de migration. Les résultats obtenus montrent que les myofibroblastes hépatiques des souris P2X4-KO présentent une perte des capacités de contraction et de migration cellulaire et d’adhérence. Une étude semi-quantitative, par une analyse en western-blot, détectant différentes protéines de la MEC, a, de plus, mis en évidence un rôle de P2X4 dans le contrôle de l’équilibre entre synthèse et dégradation de protéines matricielles. Ces résultats révèlent donc que P2X4 joue un rôle majeur dans l’activation et les propriétés des myofibroblastes hépatiques.

Le récepteur P2X4 étant un canal cationique permettant l’entrée des ions Ca²⁺ dans les cellules, les auteurs ont étudié l’effet du 5-BDBD, un inhibiteur spécifique de P2X4, sur la mobilisation calcique dans les myofibroblastes hépatiques de souris témoins et P2X4-KO. Alors qu’une stimulation par l’ATP induit un influx de Ca²⁺ dans les myofibroblastes sauvages pouvant être inhibé par le 5-BDBD, la stimulation des myofibroblastes P2K4-KO n’induit que peu d’influx de Ca²⁺ et le 5-BDBD n’a aucune efficacité sur ces cellules. En raison du défaut de mobilisation du calcium dans les cellules qui n'expriment pas P2X4, l’exocytose de la fibronectine et du TGF-b, induite par l’ATP, est inhibée dans les myofibroblastes P2X4-KO. Un dosage de la β-hexosaminidase, une enzyme retrouvée dans le milieu extracellulaire après sécrétion lysosomale, révèle, par ailleurs, une altération de l’exocytose des lysosomes. L’ensemble de ces résultats montre donc que le récepteur P2X4 contrôle les capacités de sécrétion des myofibroblastes.

Afin de confirmer le rôle de P2X4 dans les fonctions des myofibroblastes hépatiques in vitro, l’expression de la protéine a-SMA et la capacité de contraction ont été étudiées en présence de 5-BDBD. Alors que cet inhibiteur n’a aucun effet sur les myofibroblastes hépatiques des souris P2X4-KO, le 5-BDBD est capable d’inhiber la surexpression de l’a-SMA et la contraction induite par l’ATP dans les cellules exprimant le récepteur. In vivo, le traitement de souris témoins par le 5-BDBD, durant 7 à 15 jours, après ligature des voies biliaires, réduit fortement la surexpression de l’a-SMA ainsi que l’accumulation de collagène dans le foie, confirmant que l’inhibition de P2X4 permet de réduire l’activation des myofibroblastes hépatiques et de protèger le foie de la fibrose.

Cette étude a permis de mettre en évidence l’implication de la voie de signalisation déclenchée par l’activation du récepteur P2X4 dans le processus de fibrogenèse hépatique induit de manière chronique. P2X4 activé, via la sécrétion d’ATP par les lysosomes, permet l’entrée de calcium et, en conséquence, l’activation de facteurs de transcription impliqués dans la synthèse de facteurs profibrogéniques, comme la fibronectine (Figure 1). L’inhibition de P2X4 atténue le profil profibrogénique des myofibroblastes hépatiques durant l’induction de la fibrose. L’utilisation d’un antagoniste de P2X4 permet donc de contrôler la balance fibrogénique/fibrolytique. Le récepteur P2X4 constituerait ainsi une cible thérapeutique intéressante pour lutter contre les maladies chroniques du foie.

Figure 1. Voie de signalisation induite par l’activation du récepteur P2X4 impliquée dans la différenciation des cellules stellaires hépatiques et des fibroblastes portaux en myofibroblastes. En condition de stress, les cellules hépatiques reçoivent différents signaux profibrogéniques (stress mécanique, TGF-b) capables d’activer l’exocytose des lysosomes contenant des facteurs profibrogéniques et de l’ATP. L’ATP libéré est alors capable de se fixer aux récepteurs purinergiques P2X4 exprimés notamment à la surface des cellules stellaires hépatiques et des fibroblastes portaux. L’activation du récepteur entraîne un influx calcique dans ces cellules ainsi que l’activation par phosphorylation de la MAP kinase p38, et des facteurs de transcription ATF2, START3 et p65 impliqués dans l’activation de gènes profibrogéniques. Ces modifications de l’expression génique permettent d’augmenter les capacités d’adhérence, de migration, de contraction et de synthèse de la matrice extracellulaire (MEC) et de diminuer la dégradation de la MEC par ces cellules. L’ensemble de ces propriétés est caractéristique d’une transition vers un phénotype myofibroblastique.

Figure 1. Voie de signalisation induite par l’activation du récepteur P2X4 impliquée dans la différenciation des cellules stellaires hépatiques et des fibroblastes portaux en myofibroblastes. En condition de stress, les cellules hépatiques reçoivent différents signaux profibrogéniques (stress mécanique, TGF-b) capables d’activer l’exocytose des lysosomes contenant des facteurs profibrogéniques et de l’ATP. L’ATP libéré est alors capable de se fixer aux récepteurs purinergiques P2X4 exprimés notamment à la surface des cellules stellaires hépatiques et des fibroblastes portaux. L’activation du récepteur entraîne un influx calcique dans ces cellules ainsi que l’activation par phosphorylation de la MAP kinase p38, et des facteurs de transcription ATF2, START3 et p65 impliqués dans l’activation de gènes profibrogéniques. Ces modifications de l’expression génique permettent d’augmenter les capacités d’adhérence, de migration, de contraction et de synthèse de la matrice extracellulaire (MEC) et de diminuer la dégradation de la MEC par ces cellules. L’ensemble de ces propriétés est caractéristique d’une transition vers un phénotype myofibroblastique.

Les auteurs déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.