Un nouveau programme de mort cellulaire régulé par le récepteur Toll-like 9 dans un modèle de rat nouveau-né atteint d’encéphalopathie associée au sepsis
Le sepsis est une condition grave qui met la vie en danger. Il survient lorsque le corps réagit de manière excessive à une infection, entraînant souvent des dysfonctionnements multiples des organes et un taux de mortalité élevé. Parmi ses complications, l’encéphalopathie associée au sepsis (EAS) est particulièrement sévère, se manifestant par un déclin cognitif et une détérioration mentale. Mais quels sont les mécanismes précis derrière cette complication ? Et comment la mort des cellules nerveuses est-elle régulée ?
Contexte et importance
L’encéphalopathie associée au sepsis (EAS) est une complication critique du sepsis, contribuant à une morbidité et une mortalité significatives. La pathogenèse de l’EAS implique la mort des cellules nerveuses, mais les mécanismes spécifiques et les interactions entre les différents programmes de mort cellulaire restent mal compris. Des études récentes ont mis en lumière l’importance de la PANoptose, un processus coordonné de mort cellulaire impliquant la pyroptose, l’apoptose et la nécroptose, dans diverses maladies inflammatoires et infectieuses. Comprendre la régulation de la PANoptose dans l’EAS pourrait ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques.
Les récepteurs Toll-like (TLR) jouent un rôle clé dans la réponse immunitaire innée, reconnaissant les motifs moléculaires associés aux pathogènes et déclenchant des réponses inflammatoires. Le TLR9, en particulier, a été impliqué dans la régulation de la neuroinflammation et de la mort cellulaire. Cependant, son rôle dans l’EAS et les programmes de mort cellulaire associés reste inexploré. Cette étude vise à combler cette lacune en examinant les mécanismes de régulation du TLR9 dans la PANoptose via la voie de signalisation de la p38 MAPK dans un modèle de rat nouveau-né atteint d’EAS.
Méthodes
Un modèle de rat nouveau-né atteint d’EAS a été établi en utilisant la ligature et la perforation du cæcum (LPC), une méthode bien établie pour induire le sepsis. Le taux de survie, les signes vitaux (pression artérielle moyenne et fréquence cardiaque) et les réflexes neurologiques ont été surveillés pour confirmer le développement de l’EAS. Les changements pathologiques dans le cortex cérébral ont été évalués par coloration à l’hématoxyline et à l’éosine. L’expression des protéines liées à la PANoptose, des MAPK et du TLR9 a été détectée par western blot et immunofluorescence. L’ultrastructure des neurones a été examinée par microscopie électronique à transmission (MET).
Pour étudier le rôle des différents programmes de mort cellulaire, des inhibiteurs spécifiques de l’apoptose (Z-DEVD-FMK), de la pyroptose (INF39) et de la nécroptose (Nec-1s) ont été administrés aux rats. Les effets de ces inhibiteurs sur la PANoptose ont été analysés. De plus, l’implication des voies MAPK (p38 MAPK, ERK et JNK) a été évaluée en utilisant des inhibiteurs pharmacologiques (SB203580, PD98059 et SP600125). Le rôle du TLR9 a été approfondi en réduisant son expression à l’aide de l’inhibiteur ODN2088.
Résultats
Établissement du modèle d’EAS
La procédure de LPC a induit avec succès l’EAS chez les rats nouveau-nés, comme en témoignent la diminution du taux de survie, les altérations des signes vitaux et les réflexes neurologiques perturbés. L’examen pathologique a révélé une disposition désordonnée des cellules et une morphologie anormale dans le cortex cérébral des rats LPC, confirmant le développement de l’EAS.
Activation de la PANoptose chez les rats EAS
La PANoptose a été observée dans les neurones corticaux des rats EAS, avec une activation significative de l’apoptose, de la pyroptose et de la nécroptose. Le western blot a montré une augmentation de l’expression de la caspase-3 clivée (apoptose), de la NLRP3 et de la caspase-1 clivée (pyroptose), ainsi que de la RIPK1, RIPK3 et MLKL phosphorylée (nécroptose). L’analyse MET a confirmé la présence des trois programmes de mort cellulaire dans les neurones des rats LPC. L’immunofluorescence a révélé que l’apoptose et la pyroptose étaient les formes dominantes de mort cellulaire, la nécroptose jouant un rôle secondaire.
Interaction des différents programmes de mort cellulaire
L’inhibition pharmacologique de l’apoptose, de la pyroptose et de la nécroptose a révélé des interactions complexes entre ces programmes. L’inhibition de l’apoptose a activé la nécroptose, tandis que l’inhibition de la pyroptose a supprimé l’apoptose mais activé la nécroptose. Inversement, l’inhibition de la nécroptose a réactivé l’apoptose et la pyroptose. Ces résultats suggèrent que l’apoptose et la pyroptose équilibrent de manière synergique la nécroptose dans l’EAS.
Rôle des voies MAPK dans la PANoptose
Les trois voies MAPK (p38 MAPK, ERK et JNK) ont été activées chez les rats EAS. Cependant, seule l’inhibition de la p38 MAPK a significativement affecté la PANoptose, supprimant l’apoptose et la pyroptose tout en activant la nécroptose. Une inhibition supplémentaire de la nécroptose en présence de l’inhibition de la p38 MAPK a réactivé l’apoptose et la pyroptose, indiquant un rôle régulateur négatif de la nécroptose sur ces programmes de mort cellulaire.
Régulation de la PANoptose par le TLR9
L’expression du TLR9 a été significativement augmentée dans le cortex cérébral des rats EAS, se localisant principalement dans les neurones. La réduction de l’expression du TLR9 a inhibé les voies de la p38 MAPK et de l’ERK, entraînant la suppression de la PANoptose. Cela suggère que le TLR9 régule la PANoptose via la voie de signalisation de la p38 MAPK dans l’EAS.
Effets neuroprotecteurs de l’inhibition du TLR9
L’inhibition du TLR9 a amélioré le taux de survie et réduit les changements pathologiques dans le cortex cérébral des rats EAS. Ces résultats mettent en lumière le potentiel du TLR9 comme cible thérapeutique pour l’EAS.
Discussion
Cette étude fournit de nouvelles perspectives sur la régulation de la PANoptose dans l’EAS via la voie TLR9/p38 MAPK. L’activation simultanée de l’apoptose, de la pyroptose et de la nécroptose dans les neurones corticaux des rats EAS souligne la complexité des mécanismes de mort cellulaire dans cette condition. Les rôles dominants de l’apoptose et de la pyroptose, ainsi que l’effet d’équilibrage de la nécroptose, suggèrent des interactions complexes entre ces programmes.
La voie de la p38 MAPK s’est révélée être un régulateur critique de la PANoptose dans l’EAS, son inhibition conduisant à la suppression de l’apoptose et de la pyroptose mais à l’activation de la nécroptose. Ce double rôle de la p38 MAPK met en lumière son importance dans la coordination des différents programmes de mort cellulaire. La réactivation de l’apoptose et de la pyroptose après l’inhibition de la nécroptose souligne davantage l’interaction entre ces voies.
Le TLR9 a été identifié comme un régulateur clé de la PANoptose dans l’EAS, agissant via les voies de la p38 MAPK et de l’ERK. L’augmentation de l’expression du TLR9 dans le cortex cérébral des rats EAS et sa localisation dans les neurones suggèrent son implication directe dans la mort cellulaire neuronale. Les effets neuroprotecteurs de l’inhibition du TLR9 soutiennent son potentiel comme cible thérapeutique pour l’EAS.
Conclusion
Cette étude démontre l’activation simultanée de la PANoptose dans les neurones corticaux des rats EAS et identifie le TLR9 comme un régulateur critique de ce processus via la voie de signalisation de la p38 MAPK. Les interactions complexes entre l’apoptose, la pyroptose et la nécroptose soulignent la nécessité d’une compréhension approfondie des mécanismes de mort cellulaire dans l’EAS. Les résultats suggèrent que cibler le TLR9 pourrait offrir une nouvelle stratégie thérapeutique pour l’EAS, potentiellement améliorant les résultats pour les patients.
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doi.org/10.1097/CM9.0000000000002010