Un Nouveau Programme de Mort Cellulaire Régulé par le Récepteur Toll-Like 9 via la Voie de Signalisation de la p38 MAPK dans un Modèle de Rat Néonatal avec Encéphalopathie Associée au Sepsis
Le sepsis est une condition mettant en jeu le pronostic vital, caractérisée par une réponse hôte dysrégulée à l’infection, conduisant souvent à une dysfonction multiviscérale et à des taux de mortalité élevés. Parmi ses complications, l’encéphalopathie associée au sepsis (EAS) est particulièrement sévère, se manifestant par un déclin cognitif et une détérioration mentale. Malgré son importance clinique, les mécanismes sous-jacents de l’EAS, en particulier l’implication des différents programmes de mort cellulaire, restent mal compris. Cette étude explore le rôle du récepteur Toll-like 9 (TLR9) dans la régulation d’un nouveau programme de mort cellulaire appelé PANoptose (pyroptose, apoptose et nécroptose) via la voie de signalisation de la p38 MAPK dans un modèle de rat néonatal d’EAS.
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 neuronales, mais les mécanismes spécifiques et l’interaction entre les différents programmes de mort cellulaire ne sont pas entièrement élucidés. 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 fournir de nouvelles cibles thérapeutiques pour cette condition dévastatrice.
Les récepteurs Toll-like (TLR) sont des acteurs clés de la réponse immunitaire innée, reconnaissant les motifs moléculaires associés aux pathogènes et initiant les réponses inflammatoires. TLR9, en particulier, a été impliqué dans la neuroinflammation et la régulation 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 de TLR9 dans la PANoptose via la voie de signalisation de la p38 MAPK dans un modèle de rat néonatal d’EAS.
Méthodes
Un modèle de rat néonatal d’EAS a été établi en utilisant la ligature et la perforation du caecum (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 de 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 de TLR9 a été approfondi en régulant à la baisse son expression à l’aide de l’inhibiteur de TLR9 ODN2088.
Résultats
Établissement du Modèle d’EAS
La procédure LPC a réussi à induire l’EAS chez les rats néonatals, comme en témoignent les taux de survie réduits, les signes vitaux altérés et les réflexes neurologiques altérés. L’examen pathologique a révélé un arrangement cellulaire désordonné 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 expression accrue de la caspase-3 clivée (apoptose), NLRP3 et caspase-1 clivée (pyroptose), et 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. La coloration par 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 de mort cellulaire. 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 synergiquement 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 d’une 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 TLR9
L’expression de TLR9 a été significativement augmentée dans le cortex cérébral des rats EAS, principalement colocalisée avec les neurones. La régulation à la baisse de TLR9 a inhibé les voies p38 MAPK et ERK, conduisant à la suppression de la PANoptose. Cela suggère que TLR9 régule la PANoptose via la voie de signalisation de la p38 MAPK dans l’EAS.
Effets Neuroprotecteurs de l’Inhibition de TLR9
L’inhibition de TLR9 a amélioré le taux de survie et réduit les changements pathologiques dans le cortex cérébral des rats EAS. Ces résultats mettent en évidence le potentiel de 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 de signalisation 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 de mort cellulaire.
La voie 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 lors de l’inhibition de la nécroptose souligne davantage l’interaction entre ces voies.
TLR9 a été identifié comme un régulateur clé en amont de la PANoptose dans l’EAS, agissant via les voies p38 MAPK et ERK. L’expression accrue de TLR9 dans le cortex cérébral des rats EAS et sa colocalisation avec les neurones suggèrent son implication directe dans la mort des cellules neuronales. Les effets neuroprotecteurs de l’inhibition de TLR9 soutiennent davantage son potentiel en tant que cible thérapeutique pour l’EAS.
Conclusion
Cette étude démontre l’activation simultanée de la PANoptose dans les neurones corticaux des rats EAS et identifie 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 mettent en évidence la nécessité d’une compréhension globale des mécanismes de mort cellulaire dans l’EAS. Les résultats suggèrent que cibler TLR9 pourrait fournir une nouvelle stratégie thérapeutique pour l’EAS, améliorant potentiellement les résultats pour les patients.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002010