L'exposition modifie le mouvement des cellules immunitaires et réduit l'élimination des agents pathogènes, augmentant ainsi le risque d'infections pulmonaires graves.
Étude: La fonction des macrophages alvéolaires est altérée suite à l’inhalation de vapeurs de cigarette électronique à base de baies. Crédit d’image : Shutterstock AI/Shutterstock.com
Les macrophages alvéolaires (AM) sont des cellules immunitaires innées présentes dans les alvéoles qui protègent les voies respiratoires inférieures contre les agents pathogènes envahisseurs. Une nouvelle étude publiée dans PNAS rapporte des altérations de la fonction AM suite à une exposition à des cigarettes électroniques aromatisées aux baies, qui entraînent de faibles réponses immunitaires aux agents pathogènes et une réduction de la survie de l'hôte.
Sommaire
Que sont les AM ?
Les poumons sont constitués de sacs aériens à parois minces appelés alvéoles. Les échanges gazeux se produisent entre l’air alvéolaire et les capillaires au sein de fines couches de tissu interstitiel, d’une épaisseur de quelques micromètres.
La signature cellulaire immunitaire innée des poumons comprend des cellules qui régulent la réponse immunitaire aux agents pathogènes comme Pseudomonas aeruginosa, qui induisent finalement des cytokines inflammatoires pour prévenir une inflammation pulmonaire destructrice. Généralement, ces bactéries sont détectées, phagocytées et éliminées par les AM. Cependant, une fonction AM altérée peut conduire à une colonisation bactérienne par une neutrophilie réactive, ce qui augmente le risque de maladie grave et de décès chez les personnes immunodéprimées ou atteintes de maladies chroniques.
Pour empêcher l’invasion d’agents pathogènes, les AM peuvent extruder leur cytoplasme dans les pores interalvéolaires étroits de Kohn, où ils peuvent se déplacer dans chaque espace alvéolaire. Cette activité dépend de l'activité de la protéine 42 de contrôle de la division cellulaire (CDC42), qui médie la polymérisation de la protéine contractile actine impliquée dans la compression du gros noyau AM à travers des ouvertures rétrécies.
Comment le vapotage affecte-t-il l’AMS ?
Les cigarettes électroniques sont constituées d'un liquide contenant du propylène glycol (PG) et de la glycérine végétale (VG) avec de la nicotine et d'autres arômes. Lorsqu'il est chauffé, ce liquide produit divers aérosols qui sont finalement inhalés par l'utilisateur, augmentant ainsi le risque d'exposition à des produits chimiques nocifs.
Les arômes de fruits et de bonbons sont souvent incorporés aux cigarettes électroniques, ce qui a conduit à leur popularité auprès des jeunes utilisateurs, en particulier ceux âgés de 13 à 18 ans. Récemment, de nombreux vapoteurs adolescents ont rapidement développé des lésions pulmonaires, souvent en quelques mois, comparables aux dommages induits par la cigarette qui surviennent souvent après plusieurs années.
Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné comment la vapeur de cigarette électronique inhalée à saveur de baies (BFEV) affecte le comportement de la MA. Le mouvement AM a été surveillé avec PKH26, un colorant membranaire qui colore les phagocytes.
Dans deux cohortes, les souris ont été exposées quotidiennement au BFEV pendant trois ou dix jours. Une troisième cohorte témoin a été exposée à l’air ambiant.
Mouvement AM altéré avec exposition
Le comportement des AM variait de manière significative entre les souris exposées au BFEV et les témoins, mais pas entre les groupes exposés pendant trois et dix jours. Les AM exposés présentaient une expression significativement plus faible de RhoGTPase et de CDC42, indiquant ainsi une modification du mouvement.
Les AM exposés ont parcouru une distance moyenne plus petite sur une heure que les contrôles avec des pistes cellulaires plus courtes. Moins de MA exposés ont parcouru plus de 40 μm à une vitesse moyenne inférieure.
La compression AM a été réduite à 9 %, tandis que le comportement de sondage a augmenté à 75 %. Une longueur accrue de la sonde a également été observée, ce qui suggère une migration interalvéolaire réduite chez les souris exposées. Le comportement de patrouille a chuté de 33 % à 21 % après exposition.
Ces observations ne sont pas attribuées à une diminution de la viabilité de l'AM, à l'apoptose ou à des modifications des cytokines, notamment l'interleukine (IL) -1β et le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α), qui suggéreraient une pyroptose ou une nécroptose. Des changements AM indépendants de l’intégrine ont été observés.
Clairance réduite des agents pathogènes
Les changements de mouvement ont réduit la chimiotaxie mais pas l'activité phagocytaire, ce qui a eu un impact négatif sur la clairance médiée par l'AM des substances inhalées. P. aeruginosa. Au lieu de cela, les AM sont passés à des patrouilles aveugles en réponse à l’augmentation de l’activité des intégrines induite par l’infection.
L'incapacité à masquer les bactéries a facilité la libération de cytokines, l'inflammation et le recrutement de neutrophiles. Les souris infectées exposées ont perdu du poids et ont mis plus de temps à revenir à leur poids de base, avec une légère augmentation de la mortalité par rapport aux témoins infectés exposés à l'air ou à des vapes sans saveur.
Les effets indésirables de l'exposition au BFEV sur la fonction AM se sont reflétés dans une augmentation de la turbidité du liquide de lavage broncho-alvéolaire (BALF) et du surfactant A après l'exposition.
Manque d'activation AM
Les niveaux de cytokines et de chimiokines dans le BALF n'ont pas changé de manière significative après l'exposition au BFEV, ce qui reflète les AM inactifs. La récupération réduite du BALF était due à la perte de la capacité de compression plutôt qu'au caractère collant des AM activés, ce qui augmente leur susceptibilité à être piégés dans les alvéoles.
L'homéostasie AM est affectée par l'exposition au BFEV malgré un profil mixte anti- et pro-inflammatoire remplaçant le basculement classique entre phénotypes pro et anti-inflammatoires.
Modifications du cytosquelette AM et de l'actine
Le BFEV, plutôt que la vapeur de cigarette électronique sans saveur, a produit des changements bidirectionnels significatifs dans plusieurs protéines AM par rapport à la fumée de cigarette électronique sans saveur. Des altérations métaboliques et une accumulation de lipides ont été fréquemment observées suite à toutes les expositions aux vapeurs de cigarettes électroniques.
Cependant, la saveur des baies a influencé les changements dans la localisation et l'intensité de l'actine. L'exposition au BFEV a également réduit les niveaux de CDC42, une protéine qui facilite la polymérisation de l'actine dans la zone périnucléaire pour la migration cellulaire.
Semblable à la nicotine, les simulations d’amarrage ont identifié plusieurs composés du BFEV ayant une affinité pour un site de liaison allostérique d’inhibition du CDC42. Cependant, aucun de ces composés, y compris le menthol, n’a modifié l’activité AM dans la même mesure que le liquide à vapoter aromatisé aux baies.
Certains composés aromatiques contenus dans le liquide à vapoter aromatisé aux baies ont des effets inhibiteurs additifs les uns sur les autres et sur la nicotine, réduisant ainsi l'activité du CDC42.
Le blocage de l'intégrine a réduit les patrouilles AM mais n'a pas altéré la déformation ni modifié le comportement. Comparativement, tous les changements AM et BALF ont été reflétés en exposant les AM des voies respiratoires à un inhibiteur fonctionnel du CDC42, ML 141, indiquant ainsi le mécanisme d'action du BFEV.
Cependant, BFEV, plutôt que ML 141, a entraîné une réduction de l'expression et un changement de taille de CDC42, ce qui suggère que cet effet est dû à une modification post-traductionnelle de la protéine, entraînant une perte de fonction.
CDC42 dans ces cellules était inactif, comme le démontre la protéine cytosolique uniformément dispersée. Ceci est comparable aux niveaux concentrés de protéine cytosolique en un seul endroit près de la membrane plasmique présente chez les contrôles, ce qui reflète le CDC42 activé.
Ensemble, cette réponse immunitaire asymétrique et cette augmentation de la charge bactérienne ont conduit à une diminution de la survie des animaux..»
