Nos travaux ont pour objectif de mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques régulant la réparation/régénération hépatique, avec la perspective d'ouvrir de nouveaux champs thérapeutiques dans la prise en charge des maladies du foie. Plus largement, notre groupe a acquis une forte expertise technique et conceptuelle dans les domaines de la régénération du foie, de l'homéostasie biliaire et des cholestases.

Au cours de la réparation du foie, les fonctions hépatiques doivent être maintenues pour préserver l’intégrité de l’organe et l’homéostasie de l’individu. Ceci est particulièrement crucial pour la sécrétion biliaire, dont la dérégulation entraîne une surcharge de l’organisme en acides biliaires (AB) avec ses conséquences toxiques sur le parenchyme hépatique. Les mécanismes de régulation de l’homéostasie biliaire au cours de la réparation du foie sont encore mal connus. La littérature ainsi que nos résultats indiquent que le système purinergique d’une part, ainsi que les AB d’autre part contribuent significativement à la régulation des processus de régénération cellulaire, de l’homéostasie biliaire, de la stéatogénèse et de la fibrogénèse au cours de la réparation du foie. Les deux axes scientifiques de nos projets sont :

1. Etudier l’implication de l'ATP et de son récepteur purinergique P2X4R au cours des processus de réparation du foie.

L’objectif principal est de déterminer l’impact de la signalisation purinergique via le récepteur canal P2X4R sur la stéatogénèse et la fibrogénèse hépatiques, dans la perspective de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques pour les patients présentant une MAFLD (Metabolic Dysfunction Associated Fatty Liver Disease). Dans ce but nous utilisons des modèles expérimentaux in vitro et in vivo (souris), ainsi que des échantillons de patients.

2. Etudier l’implication des AB et de leur récepteur TGR5, au cours des processus de réparation du foie.

 L’objectif principal est de déterminer l’impact de la composition du pool d’AB sur la physiopathologie des maladies hépatobiliaires. Dans ce but nous utilisons des modèles expérimentaux in vitro et in vivo (souris), ainsi que l’analyse de prélèvements humains de patients dans différents contextes cliniques de régénération et réparation hépatique.

La sécrétion biliaire est une fonction essentielle du foie, nécessaire à la digestion des graisses alimentaires et à l'élimination des xénobiotiques et des métabolites endogènes. Cette fonction dépend principalement de l'activité de transporteurs ABC (ATP-binding cassette), qui sont des protéines transmembranaires qui peuvent lier et hydrolyser l'ATP (adénosine triphosphate). Parmi ces transporteurs spécifiquement localisés au niveau de la membrane canaliculaire des hépatocytes, ABCB4 (aussi appelée MDR3, multidrug resistance protein type 3)   permet la sécrétion de phosphatidylcholine (PC) dans la bile alors qu’ABCB11 (aussi appelée BSEP, bile salt export pump) transporte les sels biliaires et l'hétérodimère ABCG5/G8 transporte le cholestérol, l’ensemble de ces composants formant des micelles mixtes dans la bile (Figure 1, gauche). Ces transporteurs ABC sont des protéines transmembranaires dont les structures tridimensionnelles ont pu être récemment caractérisées, notamment par des approches de microscopie électronique cryogénique (Figure 1, droite).

À ce jour, plusieurs centaines de mutations des gènes encodant ces transporteurs ABC ont été identifiées chez des patients atteints de maladies hépatiques, dont une grande partie n’a pas été caractérisée aux échelles moléculaire et cellulaire. Les mutations d’ABCB4 et d’ABCB11 sont à l’origine de maladies hépatiques rares dont les formes les plus sévères sont les cholestases intrahépatiques familiales progressives de types 2 et 3 (PFIC2/3). Les PFICs se caractérisent par une cholestase (arrêt ou diminution de l’écoulement de la bile), un ictère (jaunisse) et un prurit (démangeaisons) modéré à sévère, et évoluent le plus souvent vers une insuffisance hépatique, nécessitant alors une transplantation hépatique.

Dans ce contexte, les objectifs de nos projets de recherche sont les suivants :

1. Caractériser les déficits moléculaires et cellulaires induits par les mutations d’ABCB4 et d’ABCB11 identifiées chez les patients. En effet, ces mutations peuvent altérer l’expression, la localisation, la fonction ou la stabilité des transporteurs (Figure 2). Pour cela, nous utilisons des modèles cellulaires exprimant les transporteurs ABC canaliculaires défectueux, mimant ainsi la situation pathologique. La caractérisation précise des effets moléculaires et cellulaires des mutations est un prérequis indispensable dans le cadre d’une stratégie de pharmacothérapie ciblée (voir ci-dessous).
2. Identifier des molécules d’intérêt thérapeutique capables de corriger les défauts des transporteurs ABC canaliculaires mutés préalablement caractérisés dans le cadre de ces maladies cholestatiques (voir ci-dessus), les molécules étudiées ciblant spécifiquement un type de déficit (expression, trafic, fonction, stabilité) (Figure 2). A terme, les molécules les plus pertinentes seront validées à un stade préclinique dans des modèles murins mimant les pathologies humaines, avant d’envisager leur transfert auprès des patients dans une perspective de médecine personnalisée. 

Les hépatocytes sont susceptibles de subir de nombreux stress en situation physiologique et/ou pathologique, et doivent s'adapter en mettant en place des mécanismes moléculaires et cellulaires permettant leur survie ou leur élimination. Dans ce contexte, nos projets explorent 2 grands axes:

1- Rôles du cytosquelette et d’organites cellulaires comme senseurs de stress hépatique et médiateurs moléculaires des réponses cellulaires.

 L’étude des réponses précoces de la cellule hépatique et de son microenvironnement à l’accumulation de lipides ou à la compression mécanique, rencontrées dans les maladies stéato-fibrosantes du foie (MASLD, MASH), mais aussi lors d’hépatectomies partielles ou de cholestases, a pour but d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et de nouveaux biomarqueurs diagnostiques, pronostiques et prédictifs. Initialement menée sur des modèles cellulaires, cette étude s’étend également aux modèles murins et aux échantillons de patients.

Les effets de l’hypothermie sur le cytosquelette, condition mimant la conservation des greffons hépatiques avant transplantation, sont un autre axe d’étude de notre groupe. Les marqueurs de stress caractérisés à l’échelle de la cellule sont à présent explorés à l’échelle du tissu à partir de biopsies de foies pathologiques murins et humains. Ce projet translationnel (mené en collaboration avec le Pr Allard -chirurgien PU-PH de l’unité- et des membres du groupe de Thierry Tordjmann) permettra d’identifier de nouveaux biomarqueurs prédictifs et d’améliorer à terme la prise en charge des patients.

Antérieurement, nous avons élucidé des mécanismes d’adaptation au stress impliquant le cytosquelette qui s’appliquent à nos travaux actuels :

A/ Nous avons révélé dans des hépatocytes un mécanisme initiateur de résistance acquise aux taxanes, par lequel les filaments de septines relocalisent depuis les fibres de stress d’actine vers les microtubules qui retrouvent alors leur dynamique. Ce mécanisme implique un remodelage du cytosquelette médié par Cdc42 et ses effecteurs BORG.

B/ Nous avons montré que les stress créant des dommages aux microtubules stimulent la phosphorylation de la protéine de dynamique microtubulaire CLIP-170 (+TIP) pour préserver l’intégrité du cytosquelette et l’adapter au stress. Nos travaux ont également permis de mettre en évidence qu’en réponse à de nombreux stress (physique, chimique ou biologique), les MTs sont hyperacétylés ce qui constitue un marqueur de stress à la fois précoce et réversible. De plus, cette hyperacétylation contrôle la fission des mitochondries et le processus d’autophagie (en particulier, la mitophagie).

C/ Nous avons également montré que la fragmentation des mitochondries et l’agrégation protéique sont des marqueurs précoces de stress qui peuvent induire de l’autophagie permettant à ces entités cytotoxiques d’être dégradées et recyclées par les lysosomes.

2- Rôle du Golgi comme site de production de biomarqueurs circulants en situation de stress hépatique

La glycosylation des protéines circulantes nécessite l’activité d’enzymes, de transporteurs et de canaux localisés dans l’appareil de Golgi des hépatocytes.

Nous avons montré que parmi ces glycoprotéines circulantes, la transferrine, l’apoliprotéine C-III et la bikunine permettent le diagnostic et le suivi thérapeutique des désordres congénitaux de la glycosylation (CDGs).

La bikunine est aussi un biomarqueur circulant pour les patients CDGs présentant une matrice extracellulaire anormale dans des tissus inaccessibles tels que le cerveau et les os.

Nous testons actuellement si ces biomarqueurs peuvent également servir dans les maladies stéato-fibrosantes acquises du foie. Pour l’aspect fibrosant, nous étudions le rôle du transfert des chaines lourdes (HC) de la bikunine sur l’acide hyaluronique des matrices extracellulaires. Enfin, nous allons étudier l’homéostasie golgienne des patients CDGs avec des mutations de la pompe V-ATPase, sachant que ces patients présentent une cholestase et une stéato-fibrose.