La mucoviscidose (CF, Cystic Fibrosis) est la maladie génétique la plus fréquente dans les populations d’origine caucasienne. Les malades présentent une symptomatologie variée, dominée par une bronchopneumopathie chronique obstructive due à des sécrétions de mucus abondantes et anormalement épaisses et une réponse inflammatoire chronique excessive. La mucoviscidose résulte de mutations dans le gène codant la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator), dont la plus fréquente est la délétion d’une phénylalanine en position 508 (F508del) qui est à l’origine d’un adressage défectueux et d’une fonction altérée de la protéine. Afin d’identifier différents partenaires moléculaires de CFTR qui participent à son processus de maturation, à son trafic à la membrane plasmique ou à sa fonction, un criblage double hybride de levure a été effectué en utilisant la troisième boucle intra-cytoplasmique de CFTR (ICL3) comme appât. A l’issue de ce criblage, 14 clones indépendants ont pu être identifiés dont la protéine COMMD1 qui a initialement été décrite comme un régulateur de l’homéostasie du cuivre, de l’absorption sodique et de la voie de signalisation NF-?B. L’objectif principal de ce travail a été de déterminer quel pouvait être l’impact de la protéine COMMD1 sur la maturation et le trafic intracellulaire de CFTR afin de déterminer le rôle de cette protéine dans la physiopathologie de la mucoviscidose. Nous avons montré que la protéine COMMD1 est un nouveau partenaire cytoplasmique du canal CFTR, qui régule le trafic intracellulaire de ce canal par inhibition de l’ubiquitinylation probablement au niveau des endosomes d’endocytose et de recyclage. Notre étude permet de proposer une nouvelle voie de trafic de CFTR via un modèle d’ubiquitinylation régulé par COMMD1. Au cours de cette étude, nous avons également identifié le récepteur 1 de la transferrine (TFR1) comme un nouveau partenaire de COMMD1 dont le mécanisme de régulation semble similaire à celui proposé pour CFTR. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux propriétés inhibitrices de COMMD1 dans la réaction inflammatoire. COMMD1 a été décrit comme le prototype d’une nouvelle famille de protéines jouant un rôle dans l’inhibition de la voie de signalisation NF-kB. Nous avons observé que la distribution subcellulaire de COMMD1 est différente dans les cellules CF et non-CF. Nous avons mis en évidence que la surexpression de COMMD1 dans les cellules épithéliales bronchiques CF, qui présentent une inflammation excessive, pouvait restaurer un niveau d’inflammation comparable aux cellules non-CF. COMMD1 est impliquée dans plusieurs processus cellulaires altérés dans la physiopathologie de la mucoviscidose, affectant le trafic du canal CFTR, l’absorption de sodium et la réponse inflammatoire. Comprendre comment moduler d’une part le processus d’absorption/sécrétion des ions par le trafic de canaux ioniques et d’autre part, l’inflammation des cellules CF par rapport aux non-CF, devrait permettre d’identifier de nouvelles pistes thérapeutiques. Ces traitements permettraient à la fois de réduire la réaction inflammatoire exacerbée, sans nuire à l’activité essentielle de défense contre les pathogènes, et d’améliorer la sécrétion de fluide chez les patients atteints de mucoviscidose / Cystic fibrosis is mainly caused by mutations interfering with the biosynthetic folding of the CFTR protein. The aim of this study was to find proteins able to interact with CFTR and modify its processing. We have identified COMMD1 as a new CFTR partner. COMMD1 is a regulator of copper homeostasis and sodium uptake through interaction with ENaC, as well as the prototype of a new protein family that plays a role in inhibiting NF-?B signalling Co-immunoprecipitation experiments showed that COMMD1 associates with endogenous CFTR in HT29 cells and with F508del-CFTR in heterologously expressing epithelial cells. COMMD1 sub-cellular distribution is both nuclear and cytoplasmic, and more precisely in vesicular cytoplasmic compartments, as assessed by immunocytochemical microscopy. Further studies showed COMMD1 partial codistribution with an early endosomal compartments (TfR). COMMD1 is not involved in CFTR processing (C band) but wt-CFTR cell surface expression was halfreduced when COMMD1 expression was silenced. Unlike F508del-CFTR in temperature rescue, COMMD1 over-expression increased 15% wt-CFTR cell surface expression. Assessment of CFTR ubiquitination showed that COMMD1 over-expression strongly decreased CFTR ubiquitination therefore increasing CFTR cell surface expression. Finally, these data indicate that COMMD1 vesicular compartment is involved in CFTR trafficking through inhibition of CFTR ubiquitination. Understanding how COMMD1 modulation modifies transepithelial transport and inflammation in CF versus non CF cells should give new therapeutic clues to reduce exacerbated inflammation and improve fluid secretion in CF patients

La mucoviscidose (Cystic Fibrosis, CF) est caractérisée par une symptomatologie variée, dominée par la gravité de l'atteinte pulmonaire et une réponse inflammatoire inadaptée. Elle est due à des mutations du gène CFTR codant un canal chlorure AMPc-dépendant à la surface des cellules épithéliales. L'inflammation des voies aériennes de type neutrophilique est caractérisée au niveau cellulaire par une surproduction de cytokines pro-inflammatoires telles que l'interleukine-8 (IL-8) et une activation anormale des facteurs de transcription impliqués dans les voies de signalisation de l'inflammation comme NF-κB, AP-1 et PPARγ.Notre projet est d'identifier des agents à effet anti-inflammatoire dans le contexte de la mucoviscidose et d'en décrypter les mécanismes d'action. Nous avons pour cela étudié l'effet de molécules anti-inflammatoires avec une autorisation de mise sur le marché mais jamais testées pour la mucoviscidose et l'effet de COMMD1 une protéine pléïotropique impliquée dans l'inhibition de l'inflammation et identifiée au laboratoire pour interagir avec CFTR.Dans un premier temps nous avons montré l'activité anti-inflammatoire de COMMD1 dans le contexte de la mucoviscidose via son action anti-NF-κB. Dans un second temps nous avons montré que le sulindac et l'amlexanox permettent de moduler des facteurs dérégulés dans des cellules CF. Ces molécules inhibent l'activité de NF-κB et activent PPARγ. Le sulindac permet de diminuer la sécrétion d'IL-8 in vitro sur des cellules épithéliales bronchiques et in vivo sur modèles d'inflammation pulmonaire murin. De plus nous avons montré que le sulindac augmente le transport des ions chlorures via CFTR sur des cellules épithéliales nasales humaines non CF suggérant que le sulindac a un double effet anti-inflammatoire et potentiateur.Ce projet de recherche nous a permis de proposer de nouveaux candidats pour les thérapies anti-inflammatoires dans la mucoviscidose et d'initier l'étude de leur mécanisme d'action. / Cystic fibrosis (CF) is characterized by a varied symptomatology dominated by the lung injury severity and inappropriate inflammatory response. It is caused by mutations in the CFTR gene that encodes a cAMP-dependent chloride channel on the surface of epithelial cells. Airway inflammation with neutrphilic profil is characterised by increased Interleukine-8 (IL-8) secretion with dysregulation of transcription factors implicated in the inflammatory pathway such as NF-κB, AP-1 and PPARγ.Our aim is to evaluate agents with anti-inflammatory effect in CF context and to decrypt their mechanisms of action. We have study the effect of anti-inflammatory FDA approved drugs having a yet undefined effect in CF airway epithelial cells and the effect of COMMD1 a pleiotropic protein involved in the inhibition of inflammation and identified in the laboratory to interact with CFTR.In a first time we have shown the anti-inflammatory activity of COMMD1 mediated by its anti-NF-kB activity in the CF context. In a second time we have shown that sulindac and amlexanox can modulate factors dysgulated in CF cells. Both inhibit NF-κB and activate PPARγ. Sulindac reduces IL-8 secretion in vitro on airway epithelial cells and in vivo in mouse model of lung inflammation. Additionally, sulindac increases CFTR-dependent chloride currents in non-CF primary human nasal epithelial cells suggesting that sulindac has a dual anti-inflammatory and potentiator effect.This research has allowed us to propose good anti-inflammatory agents for CF context and to initiate the study of their molecular targets.