Cette étude suggère que le diméthylsulfoxyde (DMSO) pourrait atténuer l'inflammation pulmonaire et la fibrose induites par la silice chez la souris. Des analyses transcriptomiques et expérimentales indiquent que ses effets protecteurs pourraient impliquer la suppression de la voie de signalisation IL-6/STAT3 et la régulation à la baisse de l'expression de MMP12, offrant ainsi des pistes thérapeutiques potentielles pour le traitement de la silicose.
Rapport rapide
Implication potentielle de l'axe de signalisation IL-6/STAT3/MMP12 dans les effets anti-fibrotiques induits par le DMSO dans la silicose expérimentale
Dans cet article
Résumé
Résumé
Cette étude vise à examiner les effets anti-inflammatoires et anti-fibrotiques du diméthylsulfoxyde (DMSO) dans un modèle murin de silicose, afin d'explorer sa valeur thérapeutique potentielle.
Un modèle murin de silicose a été établi par instillation intranasale, et le traitement par DMSO a été administré par injection intrapéritonéale. L'expérience a été menée sur une période d'un mois. Des tissus pulmonaires ont été prélevés chez toutes les souris ; un sous-ensemble a fait l'objet d'une analyse transcriptomique, et les gènes différentiellement exprimés ont été identifiés à l'aide du package limma. Des analyses d'enrichissement en ontologie génique (GO) et dans l'encyclopédie de Kyoto des gènes et des génomes (KEGG) ont été réalisées à l'aide de ClusterProfiler afin d'étudier les fonctions des gènes et les voies associées. Les échantillons restants ont été évalués histopathologiquement par coloration à l'hématoxyline-éosine (HE) et coloration trichrome de Masson, tandis qu'une analyse par immunoblotting a été effectuée pour valider les résultats transcriptomiques.
Cette étude suggère que le DMSO pourrait atténuer le processus fibrotique dans la silicose en modulant l'axe de signalisation IL-6/STAT3-MMP12. Dans le modèle murin de silicose induite par la silice, le DMSO a atténué la perte de poids associée à la maladie et réduit le dépôt de collagène. Une analyse transcriptomique a indiqué que le DMSO supprimait l'activité de plusieurs voies liées à la fibrose et a identifié 51 gènes clés, dont MMP12, qui était fortement régulé à la baisse. Une analyse par immunoblotting a confirmé une expression réduite de MMP12, accompagnée d'une diminution marquée des niveaux d'IL-6 et de p-STAT3, suggérant que la voie IL-6/STAT3 pourrait jouer un rôle crucial dans la régulation de l'expression de MMP12.
Le DMSO pourrait atténuer les réponses inflammatoires et la fibrose pulmonaire dans la silicose en inhibant l'activation de la voie de signalisation IL-6/STAT3, réduisant ainsi l'expression de la MMP12.
Introduction
La silicose est l'une des principales formes de pneumoconiose professionnelle1, caractérisée par une inflammation pulmonaire persistante et une fibrose pulmonaire irréversible résultant d'une exposition prolongée à la poussière de silice2,3. La pathogenèse de cette silicose est hautement complexe. Bien que des études antérieures aient démontré qu'une activation anormale des macrophages4, la prolifération excessive des fibroblastes, la transition épithélio-mésenchymateuse et le dépôt anormal de composants de la matrice extracellulaire (ECM) sont des facteurs critiques dans le développement de la fibrose5,6Les mécanismes moléculaires fondamentaux à l'origine du cercle vicieux inflammation-fibrose restent incomplètement élucidés. Notamment, la famille des métalloprotéinases matricielles (MMP) joue un rôle crucial dans le remodelage de la matrice extracellulaire (ECM) et dans la progression de la fibrose pathologique.7Parmi celles-ci, la métalloprotéinase matricielle 12 (MMP12), spécifiquement sécrétée par les macrophages, dégrade des composants clés de la matrice extracellulaire tels que l'élastine, la fibronectine et le collagène de type IV, et joue un rôle important dans la pathogenèse des maladies fibrosantes, notamment la maladie pulmonaire obstructive chronique.8Des études récentes suggèrent en outre que la MMP12 dérivée des macrophages pourrait favoriser davantage la fibrose en endommageant les cellules endothéliales au cours du processus de fibrose pulmonaire.9.
Le diméthylsulfoxyde (DMSO), un composé de faible masse moléculaire doté de diverses activités biologiques10, a démontré des effets anti-inflammatoires dans plusieurs maladies inflammatoires, notamment la cystite, et a été approuvé par la Food and Drug Administration américaine pour le traitement de la cystite interstitielle11. Des études récentes suggèrent que le DMSO pourrait ralentir dans une certaine mesure la progression de la fibrose en inhibant la libération de facteurs inflammatoires et en réduisant les réponses au stress oxydatif12. Des recherches menées par Ingrid Elisia et al. ont montré que le DMSO inhibe spécifiquement l'activation des voies de signalisation ERK1/2, p38 MAPK, JNK et PI3K/Akt dans les monocytes humains dans des modèles de sang total, exerçant ainsi ses effets anti-inflammatoires13.
Bien que la famille des MMP ait été reconnue comme jouant un rôle essentiel dans le processus de fibrose de la silicose, aucune étude n'a démontré de façon concluante si le DMSO peut influencer l'évolution pathologique de la silicose par la régulation de l'expression des MMP. Cette étude a donc pour objectif d'explorer les effets anti-inflammatoires et anti-fibrotiques du DMSO dans un modèle murin de silicose, afin de révéler le réseau génique régulateur clé et le mécanisme moléculaire sous-jacent à l'intervention par le DMSO, et d'apporter un soutien théorique à de nouvelles stratégies thérapeutiques innovantes basées sur les MMP.
Protocole
Toutes les expériences animales menées dans cette étude ont été approuvées par le Comité d'éthique des sciences et technologies de l'Université des sciences et technologies d'Anhui (numéro d'approbation : GZ2025-048) et ont strictement respecté les normes nationales chinoises en matière de bien-être des animaux de laboratoire (GB/T 35892-2018). Figure 1 présente le schéma de l'étude.
Préparation des solutions
Préparation de la suspension de silice :
La silice cristalline (SiO₂, 80 %, taille des particules de 1 à 5 µm) a été stérilisée par autoclavage. La poudre de silice stérile a ensuite été dispersée dans du sérum physiologique stérile pour obtenir une concentration finale de 10 mg/mL, et la suspension a été soigneusement homogénéisée à l’aide d’un homogénéisateur à ultrasons immédiatement avant l’administration, afin de garantir une suspension uniforme des particules.
Préparation de la solution de DMSO :
En conditions aseptiques, le DMSO (≥99,9 %) a été dilué avec du sérum physiologique stérile afin de préparer une solution de DMSO d'environ 10 % (v/v), homogénéisée par agitation ultrasonique. Chaque souris a reçu la solution de DMSO à une dose de 0,9 g/kg, comme décrit précédemment14,15.
Animaux expérimentaux
Trente-deux souris mâles C57BL/6J en bonne santé âgées de 8 à 12 semaines ont été utilisées dans cette étude et ont été acclimatées pendant 1 semaine avant l'expérimentation. Les souris ont été réparties aléatoirement en quatre groupes expérimentaux (n = 8 par groupe) à l'aide d'une méthode de randomisation générée par ordinateur : groupes témoin, DMSO, silice et silice+DMSO. La taille de l'échantillon a été déterminée d'après des études antérieures utilisant le même modèle murin de silicose et notre expérience expérimentale préliminaire, qui indiquait que 8 animaux par groupe suffisaient pour détecter des différences histopathologiques et moléculaires entre les groupes. Les animaux ont été logés dans des conditions standard de laboratoire, avec une température contrôlée, un cycle lumineux de 12 h, et un accès libre à la nourriture et à l'eau. Des critères d'intervention éthique ont été établis avant le début de l'étude, et aucun animal n'a atteint les critères prédéfinis justifiant une euthanasie précoce.
Établissement du modèle de silicose et intervention médicamenteuse
La silicose a été induite par une instillation intranasale unique de 60 µL de suspension stérile de silice cristalline (10 mg/mL). Après induction de l'anesthésie, les souris ont été placées en position supine. Une fois une respiration profonde et lente observée, 60 µL de la suspension de silice ont été instillés goutte à goutte dans les narines, permettant une inhalation spontanée de la suspension dans les poumons.16Les souris du groupe recevant du DMSO ont reçu des injections intrapéritonéales de solution de DMSO à dose fixe deux fois par semaine, avec un intervalle de 3 à 4 jours entre les injections, pendant un mois consécutif. Les souris des autres groupes ont été traitées de manière identique avec un volume équivalent de sérum physiologique stérile. Un suivi quotidien du poids corporel a été effectué tout au long de l'expérience. Le 30e jour suivant la mise en place du modèle, toutes les souris ont été euthanasiées et les tissus pulmonaires ont été prélevés en conditions stériles. L’euthanasie a été réalisée par dislocation cervicale après administration intrapéritonéale de tribromoéthanol (0,2 mL/10 g) afin d’induire l’anesthésie. Des échantillons partiels de tissus pulmonaires ont été conservés dans l’azote liquide en vue d’un séquençage du transcriptome. Une portion des tissus a été fixée dans du paraformaldéhyde à 4 % pendant 48 h avant la coloration histopathologique, et les tissus restants ont été stockés à -80 °C en prévision d’analyses moléculaires ultérieures. Toutes les manipulations animales ont été réalisées conformément aux lignes directrices institutionnelles en matière d’éthique animale.
L'évaluation histopathologique, incluant le score de fibrose d'Ashcroft, a été réalisée indépendamment par deux investigateurs en aveugle quant à l'affectation aux groupes expérimentaux.
Examen pathologique pulmonaire
Les tissus pulmonaires fixés ont été déshydratés, rendus transparents et inclus dans des blocs de paraffine, puis découpés en sections de 5 µm d'épaisseur.
Coloration par l'hématoxyline et l'éosine (HE) : les sections ont été colorées à l'hématoxyline pendant 3 à 5 minutes, différenciées dans une solution acide, bleuies sous eau courante, puis contre-colorées à l'éosine pendant 5 minutes. Après déshydratation par des concentrations croissantes d'éthanol, les sections ont été clarifiées dans le xylène et montées avec une résine neutre17.
Coloration au trichrome de Masson : les sections ont été colorées successivement à l'hématoxyline, au rouge de Lichun-fuchsine acide, à l'acide phosphomolybdique, puis au vert brillant. Après une différenciation acide, les sections ont été déshydratées, clarifiées dans le xylène et montées avec une résine neutre18,19.
Séquençage du transcriptome
Des tissus pulmonaires de souris provenant des quatre groupes expérimentaux ont été prélevés immédiatement après l'euthanasie et congelés rapidement dans de l'azote liquide. L'ARN total a été extrait à l'aide du réactif TRIzol selon les instructions du fabricant. La concentration et la pureté de l'ARN ont été évaluées, et l'intégrité de l'ARN a été analysée à l'aide d'un Bioanalyzer avec un logiciel intégré. Les échantillons présentant des valeurs de RIN supérieures à 8,0 ont été considérés comme acceptables. La préparation des bibliothèques a inclus l'enrichissement en ARN messager poly(A) à l'aide de billes Oligo(dT), la fragmentation de l'ARN, la synthèse d'ADN complémentaire, la ligature d'adaptateurs et l'amplification par PCR. Le séquençage a été réalisé sur une plateforme Illumina, produisant environ 6,2 à 6,4 Go de données brutes par échantillon. Toutes les données brutes de séquençage générées dans cette étude ont été déposées dans la base de données Gene Expression Omnibus (GEO) sous le numéro d'accès GSE311671.
Les lectures nettoyées ont été alignées sur le génome de référence de Mus musculus (mm8) à l'aide de l'aligneur STAR. Les niveaux d'expression génique ont été quantifiés sous forme de décomptes bruts de lectures. L'analyse d'expression différentielle a été réalisée à l'aide du package limma dans R. Avant la modélisation linéaire, les données brutes de décomptes ont été transformées à l'aide de la fonction voom afin d'estimer la relation moyenne-variance et de générer des poids de précision. Les valeurs P brutes ont été ajustées pour les tests multiples selon la méthode de Benjamini-Hochberg (BH), et les gènes présentant un |log₂Rapport d'expression| > 1,5 et un taux de fausses découvertes (FDR) < 0,05 ont été considérés comme différentiellement exprimés. Des analyses d'enrichissement fonctionnel ont été réalisées à l'aide du package clusterProfiler dans R. Une analyse d'enrichissement de l'ontologie génique (GO) a été menée afin d'identifier les catégories significativement enrichies de processus biologique (BP), composant cellulaire (CC) et fonction moléculaire (MF), tandis qu'une analyse d'enrichissement des voies métaboliques de l'encyclopédie de Kyoto des gènes et des génomes (KEGG) a été effectuée pour identifier les voies de signalisation significativement enrichies. La significativité de l'enrichissement a été évaluée à l'aide d'un test hypergéométrique, et les valeurs P ont été ajustées pour les comparaisons multiples selon la méthode de Benjamini-Hochberg. Les termes GO et les voies KEGG présentant une valeur P ajustée (padj) < 0,05 ont été considérés comme significativement enrichis20,21,22,23.
Détection par immunotransfert
Des tissus pulmonaires frais de souris ont été collectés et homogénéisés avec un volume approprié de tampon de lyse RIPA (radioimmunoprécipitation assay). Après centrifugation, le surnageant a été récupéré et la concentration en protéines a été déterminée à l’aide d’un kit d’analyse protéique BCA. Les échantillons ont ensuite été mélangés avec du tampon d’application et chauffés à 100 °C pendant 10 min. La séparation des protéines a été réalisée sur des gels de polyacrylamide à 10 % en présence de dodécylsulfate de sodium (SDS-PAGE) sous un courant de 200 V pendant 30 min. Ensuite, les protéines ont été transférées électrophorétiquement sur des membranes de fluorure de polyvinylidène (PVDF) avec un courant constant de 300 mA pendant 30 min. La membrane a été bloquée avec 5 % de lait écrémé, puis incubée toute la nuit à 4 °C avec des anticorps primaires dirigés contre β-Actin (1:1500), IL-6 (1:1000), STAT3 (1:800), p-STAT3 (1:1500) et MMP12 (1:800). Le jour suivant, la membrane a été lavée avec du TBST et incubée avec l’anticorps secondaire pendant 1 h à température ambiante, puis soumise à des lavages supplémentaires avec du TBST. Les bandes protéiques ont été visualisées à l’aide d’un substrat chimiluminescent, et la quantification des protéines a été effectuée à l’aide du logiciel ImageJ.
Une analyse par immunotransfert a été réalisée à l'aide de trois réplicats biologiques indépendants provenant de chaque groupe expérimental. Des échantillons protéiques ont été préparés à partir de tissus pulmonaires individuels de souris, et chaque réplicat biologique représentait un animal indépendant.
Analyse statistique
Toutes les données expérimentales ont été analysées à l'aide de GraphPad Prism 9.5. Des tests de normalité et d'homogénéité des variances ont été réalisés au préalable. Le test t de Student a été utilisé pour la comparaison entre deux groupes, et une ANOVA à un facteur combinée au test post-hoc de Tukey a été appliquée pour les comparaisons entre plusieurs groupes. Une valeur de P ≤ 0,05 a été considérée comme statistiquement significative.
Résultats
Le DMSO atténue la fibrose pulmonaire induite par la silice chez la souris (Figure 2)
Afin d'évaluer les effets du DMSO sur les processus pathologiques et les altérations du tissu pulmonaire dans un modèle de silicose, quatre groupes expérimentaux ont été établis (Figure 2A). Les variations de poids corporel ont été surveillées pendant une période d'un mois.
Les résultats ont démontré que les souris du groupe silicose ont présenté une diminution continue du poids corporel, tandis que le groupe Silice+DMSO a montré une perte de poids initiale suivie d'une reprise après l'administration de DMSO (Figure 2F). Après 30 jours d'exposition à la silice, les tissus pulmonaires ont été prélevés et évalués pour les modifications inflammatoires et fibrotiques à l'aide de la coloration à l'hématoxyline-éosine (Figure 2B) et de la coloration trichrome de Masson (Figure 2C). La fibrose pulmonaire a été évaluée sur les coupes colorées à l'hématoxyline-éosine selon la méthode d'Ashcroft24, révélant un score de fibrose plus faible dans le groupe Silice+DMSO par rapport au groupe Silice (Figure 2D). La coloration de Masson a en outre indiqué que le dépôt de fibres de collagène dans le groupe Silice était étendu et dense, occupant environ 40 % de la surface du tissu pulmonaire, une valeur supérieure aux 10 % observés dans le groupe témoin (Figure 2E), suggérant que l'exposition à la silice induit une fibrose pulmonaire sévère. En revanche, le dépôt de collagène dans le groupe Silice+DMSO était réduit à 20 %, indiquant que le DMSO pourrait atténuer la fibrose pulmonaire induite par la silice en inhibant l'accumulation excessive de collagène.
L'analyse du transcriptome identifie des gènes différentiellement exprimés associés au traitement par le DMSO chez des souris exposées à la silice
Afin d'étudier les effets anti-inflammatoires et anti-fibrotiques du diméthylsulfoxyde (DMSO) dans un modèle de silicose, un séquençage transcriptomique a été réalisé sur des échantillons de tissu pulmonaire prélevés chez des souris expérimentales (Figure 3). Les gènes différentiellement exprimés (DEG) ont été identifiés à l'aide de l'algorithme limma, avec des critères de sélection définis comme suit : |log2(changement d'expression)| > 1,5 et une valeur P corrigée (taux de fausses découvertes [FDR]) < 0,05.
L'analyse du transcriptome a montré que, par rapport au groupe témoin, le groupe Silice présentait 132 gènes exprimés de manière significativement différentielle (Figure 3A), dont 117 étaient surexprimés et 15 sous-exprimés. Notamment, des gènes tels que Saa3 et MMP12 étaient fortement surexprimés. Ce profil d'expression était corroboré par l'analyse du heatmap de clustering hiérarchique (Figure 3C), qui révélait des profils d'expression génique cohérents entre les échantillons individuels.
Dans la comparaison entre les groupes Silica+DMSO et Silica, un total de 3 054 gènes exprimés de manière significativement différente ont été identifiés (Figure 3B), comprenant 1 399 gènes surexprimés et 1 655 gènes sous-exprimés. La carte thermique correspondante (Figure 3D) a révélé d'importantes altérations transcriptomiques après le traitement par le DMSO, avec une forte sous-expression de gènes tels que Lcn2 et MMP12. Plus précisément, des gènes clés surexprimés dans le groupe Silica, tels que MMP12, Saa3 et Spp1, présentaient une nette sous-expression dans le groupe Silica+DMSO. Ces résultats suggèrent que le DMSO pourrait atténuer la pathologie liée à la silicose en supprimant l'expression de médiateurs pro-inflammatoires et pro-fibrosants.
L'axe de signalisation IL-6/STAT3/MMP12 pourrait être impliqué dans les effets protecteurs du DMSO dans la fibrose pulmonaire induite par la silice
Afin d'étudier les relations entre les gènes différentiellement exprimés (GDE), un réseau d'interactions géniques a été construit à partir des données transcriptomiques (Figure 4A). MMP12 semblait occuper une position centrale au sein de ce réseau. Afin d'analyser plus en détail les associations potentielles au niveau protéique, un réseau d'interactions prévues entre protéines (IPP) a été généré à l'aide de la base de données STRING (Figure 4B). L'analyse STRING a révélé des associations fonctionnelles potentielles entre MMP12 et plusieurs GDE clés, notamment IL-6, STAT3, SPP1 et MMP19. Étant donné que STRING intègre des preuves provenant de différentes sources, ces associations correspondent à des relations fonctionnelles prévues.
Une analyse par immunobuvardage a été réalisée afin de quantifier les niveaux d'expression protéique de l'IL-6, de la STAT3, de la p-STAT3 et de la MMP12 (Figure 4C–F). Les résultats ont montré que, par rapport au groupe Témoin, les niveaux d'expression protéique de l'IL-6 et de la p-STAT3 étaient significativement augmentés dans le groupe Silice, et l'expression protéique de la MMP12 présentait également une tendance à l'augmentation. Après traitement par DMSO, les niveaux d'expression de ces trois protéines ont été significativement réduits. Notamment, l'expression protéique totale de la STAT3 est restée relativement constante dans tous les groupes expérimentaux.
DISPONIBILITÉ DES DONNÉES :
Toutes les données brutes de séquençage générées dans cette étude ont été déposées dans la base de données Gene Expression Omnibus (GEO) sous le numéro d'accès GSE311671. Les images brutes de l'étude sont disponibles dans un dossier supplémentaire (Fichier Supplémentaire 1).
Figure 1 : Schéma du plan d'étude. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Le DMSO atténue la fibrose pulmonaire chez des souris atteintes de silicose. (A) Schéma du dispositif expérimental. Des flèches de couleurs différentes représentent différents protocoles d'administration. (B) Coloration à l'hématoxyline-éosine du tissu pulmonaire. À un grossissement de 200×, la barre d'échelle mesure 50 µm ; à un grossissement de 400×, la barre d'échelle mesure 20 µm. (C) Coloration de Masson du tissu pulmonaire (en bleu : fibres de collagène ; en rouge : fibres musculaires). À un grossissement de 200×, la barre d'échelle mesure 50 µm ; à un grossissement de 400×, la barre d'échelle mesure 20 µm. (D) Scores de fibrose des différents groupes selon les résultats de la coloration à l'hématoxyline-éosine. n = 8, P ≤ 0,0001. (E) Surface relative de collagène mesurée par coloration de Masson dans le tissu pulmonaire des différents groupes. n = 8, P ≤ 0,0001. (F) Évolution du poids corporel des souris sur 30 jours. Les données sont exprimées en moyenne ±± erreur type de la moyenne (SEM). La comparaison de plusieurs séries de données a été effectuée par analyse de variance unidirectionnelle (ANOVA), et les tests a posteriori ont été réalisés selon la méthode de Tukey. n = 8, P(temps) ≤ 0,0001, P(groupe) ≤ 0,0001. N : groupe témoin ; S : groupe silice ; SD : groupe silice + DMSO ; D : groupe DMSO. Veuillez cliquer ici pour consulter une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Le séquençage du transcriptome révèle la régulation génique induite par le DMSO dans l'atténuation de la silicose. (A,B) Diagramme volcan des gènes différentiellement exprimés entre le groupe Silice (S) et le groupe Témoin (N), ainsi qu'entre le groupe Silice + DMSO (SD) et le groupe Silice (S). (C,D) Carte thermique comparant le groupe Silice (S) au groupe Témoin (N), et le groupe Silice + DMSO (SD) au groupe Silice (S). Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Le DMSO réduit l'expression protéique de IL-6 et de STAT3. (A) Diagramme du réseau des gènes exprimés de manière significativement différentielle. (B) Diagramme d'interaction du réseau STRING pour MMP12 et les gènes associés. (C–F) Analyse par immunotransfert de l'expression protéique de β-Actine, IL-6, MMP12, STAT3 et p-STAT3. Analyse des valeurs grises de la β-Actine, IL-6 (*P = 0,0257, *P = 0,0195), MMP12 (**P = 0,0013, *P = 0,0318), STAT3 (P = 0,3205, P = 0,2347) et p-STAT3 (*P = 0,0123, **P = 0,0096) par immunotransfert. L'analyse par immunoblotting a été réalisée en triplets (n = 3). N : groupe témoin ; S : groupe silice ; SD : groupe silice + DMSO ; D : groupe DMSO. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Fichier supplémentaire 1 : Données brutes de cette étude.Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Discussion
La silicose reste l'une des maladies pulmonaires professionnelles les plus graves dans le monde, caractérisée par une inflammation persistante et une fibrose pulmonaire progressive, qui altèrent considérablement la fonction pulmonaire et la qualité de vie des patients25. Dans cette étude, en utilisant un modèle murin induit par la silice, nous examinons systématiquement les effets protecteurs potentiels du diméthylsulfoxyde (DMSO) au stade précoce. Les résultats obtenus suggèrent que le traitement par DMSO atténue l'infiltration des cellules inflammatoires et réduit les lésions pathologiques fibrotiques, indiquant que le DMSO pourrait exercer un rôle modulateur au cours des phases initiales de la silicose. Des études expérimentales antérieures ont démontré que le DMSO exerce des effets protecteurs contre la fibrose pulmonaire chez le rat et la souris. Haschek et al. ont signalé que le DMSO atténuait les modifications fibrotiques pulmonaires dans des modèles animaux expérimentaux, bien que les mécanismes moléculaires sous-jacents soient restés obscurs26. Conformément à ces observations, nos analyses transcriptomiques et d'expression protéique suggèrent davantage que le DMSO pourrait atténuer la fibrose pulmonaire induite par la silice en modulant les voies de signalisation inflammatoires, apportant ainsi des éclaircissements mécanistiques supplémentaires sur son activité anti-fibreuse potentielle.
Le DMSO, un solvant polaire aprotique doté d'une forte perméabilité tissulaire27, possède des propriétés anti-inflammatoires et analgésiques bien documentées et a été utilisé dans divers troubles liés à l'inflammation, notamment la cystite interstitielle, la polyarthrite rhumatoïde et l'arthrose28,29,30. De plus, des études antérieures ont démontré que le DMSO atténue la fibrose pulmonaire et les lésions pulmonaires dans des modèles animaux expérimentaux, suggérant qu'il exerce des effets protecteurs contre les maladies pulmonaires fibrosantes, probablement grâce à ses propriétés anti-inflammatoires et piégeant les radicaux libres26. Au niveau moléculaire, on a signalé que le DMSO inhibe les voies de signalisation NF-κB et MAPK, entraînant une réduction de l'expression de l'IL-6 dans les macrophages RAW264.7 stimulés par le LPS31. Il est à noter que de fortes doses de DMSO peuvent provoquer une toxicité systémique, des atteintes multi-organiques ayant été rapportées à des doses dépassant 8 g/kg14 ; par conséquent, un protocole d'administration répétée à faible dose a été adopté afin d'évaluer les effets thérapeutiques et la toxicité.
En combinant des analyses transcriptomiques et histopathologiques, nous avons observé que le traitement par le DMSO atténuait l'inflammation pulmonaire et la fibrose chez des souris exposées à la silice, accompagné d'une régulation à la baisse de l'expression de l'IL-6. Le profilage transcriptomique a en outre indiqué une réduction de l'expression de MMP12 après traitement par le DMSO. MMP12, principalement sécrétée par les macrophages32, est impliquée dans la progression fibreuse de la silicose, des MPOC et des lésions pulmonaires induites par la bléomycine, via la régulation de voies profibrotiques incluant TGF-β1, EGR1 et CYR6133,34,35. Dans la présente étude, la régulation à la baisse observée de MMP12 suggère son implication potentielle dans les effets anti-inflammatoires et anti-fibrotiques associés au traitement par le DMSO. Importamment, MMP12 facilite la dégradation des dépôts excessifs de matrice extracellulaire durant la résolution de la fibrose, favorisant ainsi le remodelage tissulaire et l'élimination des cicatrices36.
Les macrophages sont des facteurs clés de la production de cytokines pro-inflammatoires dans la silicose induite par la silice37. Les macrophages activés sécrètent l'IL-6 et le TNF-α, qui contribuent à l'inflammation et à la fibrose38. L'IL-6 interagit avec le complexe récepteur gp130 pour activer la voie JAK–STAT, en particulier STAT3, influençant ainsi le phénotype des macrophages et favorisant les processus pro-fibrotiques39,40,41,42. Dans cette étude, le traitement par DMSO a significativement réduit les niveaux d'expression de l'IL-6, de STAT3 et de MMP12, suggérant que le DMSO pourrait moduler l'axe IL-6/STAT3 et indirectement diminuer l'expression de MMP12. Des études antérieures ont démontré que l'axe IL-6–STAT3 joue un rôle régulateur central dans divers modèles de fibrose pulmonaire, et son activation prolongée est étroitement associée à la gravité de la fibrose et à la progression de la maladie43,44. STAT3 a été proposé comme un centre de signalisation important reliant les réponses inflammatoires au remodelage fibrotique, et son activation pourrait réguler MMP12, augmentant ainsi son activité transcriptionnelle45. De plus, la signalisation par STAT3 est impliquée dans la polarisation des macrophages, favorisant la transition des macrophages du phénotype pro-inflammatoire M1 vers le phénotype pro-fibrotique M246,47, tandis que les macrophages M2 représentent l'une des principales sources cellulaires de MMP1248. Par conséquent, la diminution concomitante de l'expression de STAT3 et de MMP12 observée dans la présente étude suggère que le DMSO pourrait réduire l'expression de MMP12, au moins en partie, par modulation de la signalisation de STAT3. Toutefois, il convient de noter que la présente étude avait principalement pour objectif d'identifier des mécanismes moléculaires potentiels à partir d'un profilage transcriptomique combiné à une validation in vivo. Bien que les variations coordonnées de l'IL-6, de STAT3 et de MMP12 appuient l'implication de l'axe de signalisation IL-6/STAT3/MMP12 dans les effets anti-fibrotiques du DMSO, les données actuelles n'établissent pas de relation causale directe entre l'activation de STAT3 et la régulation de MMP12. Des études mécanistiques supplémentaires sont donc nécessaires pour préciser davantage les interactions régulatrices directes au sein de cette voie de signalisation.
Cette étude présente plusieurs limites. Premièrement, les conclusions de cette étude reposent sur un profilage transcriptomique combiné à des analyses histopathologiques et d'expression protéique dans un modèle murin de silicose. Bien que ces résultats appuient l'implication de l'axe de signalisation IL-6/STAT3/MMP12, ils n'établissent pas de relation causale directe entre l'activation de STAT3 et la régulation de MMP12. Deuxièmement, aucune validation mécanistique n'a été réalisée, notamment par des études in vitro sur les macrophages ou par des expériences de sauvetage utilisant une modulation génétique ou pharmacologique de la voie IL-6/STAT3 et de MMP12. De plus, aucun contrôle anti-fibrosant positif n'a été inclus, ce qui limite la comparaison directe du DMSO avec des thérapies établies. Des études futures intégrant une validation mécanistique et des médicaments anti-fibrosants cliniquement pertinents, tels que la pirfénidone ou le nintédanib, permettront de mieux préciser le mécanisme moléculaire et le potentiel thérapeutique du DMSO dans la silicose.
En conclusion, les résultats suggèrent que le DMSO atténue l'inflammation et la fibrose médiées par les macrophages dans la silicose induite par la silice, probablement en modulant l'axe de signalisation IL-6/STAT3/MMP12. Ces résultats fournissent des preuves préliminaires appuyant l'implication potentielle de l'axe de signalisation IL-6/STAT3/MMP12 dans les effets anti-fibrosants du DMSO et mettent en évidence MMP12 comme cible moléculaire potentielle pour des recherches futures.
Déclarations de divulgation
Les auteurs n'ont rien à divulguer.
Remerciements
Les auteurs remercient sincèrement la plateforme de la société Anhui Shendong Biotechnology Development Co., Ltd., ainsi que le professeur Deyong Ge et Lei Xu pour leur soutien technique.
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Électrophorèse SDS-PAGE à 10 % | Servicebio | G2177 | |
| Kit d'analyse des protéines BCA | Servicebio | G2026 | |
| Souris C57BL/6J | Changzhou Cavens Laboratory Animal Co., Ltd. | No: SCXY(Su)2011-0003 | |
| Silice cristalline | Sigma Aldrich | No.S5631 | |
| DMSO | Servicebio | GC203006 | |
| IL-6 | Affinity Biosciences | DF6087 | |
| tampon de chargement | Bioteke | P0015L | |
| MMP12 | Servicebio | GB115475 | |
| p-STAT3 | Servicebio | GB150001 | |
| tampon de lyse RIPA | Servicebio | G2002 | |
| anticorps secondaire | Servicebio | GB23303 | |
| lait écrémé | Servicebio | GC310001 | |
| STAT3 | Servicebio | GB11176 | |
| β-Actine | Servicebio | GB11001 |
Références
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