Physiologie de l'épithélium pigmentaire rétinien et pathologies associées

Présentation

À l'arrière de l'œil se trouvent des cellules de l'épithélium pigmentaire rétinien (RPE). Les fonctions du RPE sont nombreuses et toutes cruciales pour l'homéostasie de la rétine et la vision : approvisionnement en nutriments, ions et oxygène aux photorécepteurs, élimination des déchets des photorécepteurs, sécrétion de facteurs trophiques, renouvellement des pigments photosensibles, participation à l'adhérence rétinienne, etc.

Adjacentes aux cellules RPE, les photorécepteurs initient la signalisation visuelle atteignant le cerveau dans un compartiment spécifique constitué de disques membranaires contenant des molécules photosensibles et appelés segments externes des photorécepteurs (SEP). Les SEP sont soumis à un fort stress oxydatif en raison de leur exposition constante aux rayons lumineux. Afin de limiter ce stress, les SEP sont renouvelés en permanence et leur partie distale la plus âgée est éliminée en suivant un rythme circadien. Les SEP sont phagocytés par les cellules RPE à un niveau d'environ 25-30 SEP par cellule RPE. Ainsi, les cellules RPE étant post-mitotiques, elles représentent les phagocytes les plus actives de l'organisme.

L'absence complète ou la dérégulation de la phagocytose rétinienne conduit respectivement à une perte de vision précoce ou tardive, chez les modèles de rongeurs ainsi que chez les patients humains. Selon le dysfonctionnement moléculaire, les phénotypes rétiniens observés chez les modèles de rongeurs ressemblent à des phénotypes tels que la rétinite pigmentaire ou la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA), première cause de cécité chez les personnes de plus de 50 ans. La DMLA est en partie causée par l'accumulation progressive de débris de SEP mal digérés qui s'oxydent et conduisent à la lente accumulation de lipofuscine. Il est intéressant de noter que les patients humains porteurs de mutations dans le gène codant le récepteur d'internalisation MERTK sont affectés de dystrophies cônes-bâtonnets (rétinite pigmentaire atypique) comprenant des lésions maculaires, montrant une altération de la fonction phagocytaire des cellules RPE.

Les projets de l'équipe visent à comprendre comment la dérégulation des fonctions du RPE conduit à des pathologies. Notre principal intérêt est la caractérisation des mécanismes moléculaires régissant l'élimination rythmique quotidienne des SEP éliminés. En effet, nous avons précédemment identifié MerTK comme le récepteur nécessaire à l'internalisation des SEP, puis le couple intégrine alphavbeta5-MFG-E8 en tant que protéines récepteur-ligand synchronisant cette phagocytose rythmique. En effet, nous avons démontré que MerTK peut être activé juste à temps pour le pic phagocytaire via des voies de signalisation intracellulaires déclenchées par le couple intégrine alphavbeta5-MFG-E8. Cependant, MerTK contrôle également les quantités de SEP qui peuvent être liées par les cellules RPE en tant que boucle de rétroaction négative. Plus récemment, nous avons montré que MerTK est clivé de la surface cellulaire du RPE et que ce mécanisme contribue à la régulation de sa fonction avec la participation de ses ligands qui jouent des rôles opposés spécifiques au tissu. En effet, ces mécanismes moléculaires sont étroitement liés à ceux utilisés par les macrophages pour éliminer les cellules apoptotiques. Cependant, dans la rétine, les photorécepteurs et les cellules RPE sont en contact permanent et la phagocytose ne se produit qu'une fois par jour, ce qui souligne la stricte régulation de cette fonction au niveau moléculaire.

Les projets en cours visent à 1) identifier de nouveaux récepteurs présents à la surface des cellules RPE qui pourraient intervenir dans l'élimination des SEP, 2) comprendre comment un défaut ubiquitaire lié à des mutations dans les gènes de la famille des facteurs d'épissage PRPF conduit à des phénotypes de rétinite pigmentaire spécifiques à un tissu liés à des dysfonctionnements dans les cellules RPE, en collaboration avec le Professeur Pierce (Boston, États-Unis). En parallèle, notre équipe participe à d'autres collaborations en France et à l'étranger sur divers sujets liés aux cellules RPE (défauts du RPE dans les pathologies, caractérisation du RPE dérivé de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs), etc.).

Pour ces projets, nous combinons la biologie moléculaire, la biochimie et la biologie cellulaire pour des analyses in vitro. Simultanément, nous déterminons la pertinence in vivo de nos résultats en utilisant l'électrophysiologie, l'histologie et la biochimie. Nous utilisons à la fois des techniques traditionnelles et bien établies telles que la mutagenèse dirigée et les immunoprécipitations, ainsi que des technologies innovantes telles que l'imagerie en direct, l'évaluation de la fonction in vivo pendant les différentes phases d'internalisation des SEP par les cellules RPE et le séquençage/criblage à haut débit. De plus, nous tirons parti de modèles de rongeurs connus (rat RCS, souris KO pour l'intégrine bêta5) et de nouveaux modèles pour mieux comprendre la machinerie phagocytaire et caractériser de nouvelles protéines phagocytaires. Dans l'environnement particulier de l'Institut de la Vision, nous bénéficions des installations de pointe (séquençage, imagerie confocale...) et des équipements innovants (phénotypage animal, analyseur automatisé de dosage fluorescent, criblage à haut contenu...). De plus, notre connaissance unique de la physiologie et de la fonction des cellules RPE dans des conditions normales et pathologiques profite aux chercheurs de l'Institut de la Vision qui sont spécialisés dans différents domaines de la fonction visuelle mais ne couvrent pas les cellules RPE.