Les lésions radiques aux tissus sains représentent un réel problème de santé publique, puisqu’elles constituent l’un des principaux facteurs limitants des traitements radiothérapeutiques. Les concepts qui entourent leur pathogenèse ont progressivement évolués vers une vision intégrée de la pathogénèse, qui implique l’ensemble des compartiments qui composent le tissu cible. Parmi eux, l’endothélium semble tenir une place centrale dans la séquence d’évènements interdépendants qui conduisent au développement des lésions radiques. Grâce à l’utilisation de nouveaux modèles murins transgéniques, ce travail de thèse fournit la démonstration directe d’un continuum endothélium-dépendant dans l’évolution des lésions intestinales radiques. En effet, la modification du phénotype endothélial grâce à la délétion ciblée du gène SERPINE1, choisi du fait de son rôle clé dans le développement de l’entérite radique, influence différents paramètres du développement de la pathologie. Ainsi, les souris PAI-1 KOendo présentent une meilleure survie, ainsi que des atteintes tissulaires précoces et tardives moins sévères, après irradiation localisée du grêle. En outre, ces animaux présentent une diminution du nombre de cellules intestinales apoptotiques dans les heures qui suivent l’irradiation, de la densité de l’infiltrat de macrophages une semaine après irradiation, ainsi qu’une polarisation différentielle de ces macrophages tout au long du processus physiopathologique. Dans une volonté de protéger les tissus sains des effets secondaires de la radiothérapie sans entraver le traitement anti-cancéreux, l’intérêt de PAI-1 comme cible thérapeutique laisse peu de place aux doutes. / Radiation-induced injury to healthy tissues is a real public health problem, since they are one of the most limiting factors that restrict efficiency of radiation therapy. Concepts surrounding the development of radiation-induced damage have gradually evolved into a contemporary and integrated view of the pathogenesis, involving all compartments of target tissue. Among them, endothelium seems to be central in the sequence of interrelated events that lead to the development of radiation-induced damage, although there are rare concrete elements that support this concept. By using new transgenic mouse models, this PhD project provides a direct demonstration of an endothelium-dependent continuum in evolution of radiation-induced intestinal damage. Indeed, changes in the endothelial phenotype through targeted deletion of the gene SERPINE1, chosen because of its key role in the development of radiation enteritis, influences various parameters of the development of the disease. Thus, lack of PAI-1 secretion by endothelial cells significantly improves survival of the animals, and limits severity of early and late tissue damage after a localized small bowel irradiation. Furthermore, these mice partially KO for PAI-1 showed a decrease in the number of apoptotic intestinal stem cells in the hours following irradiation, a decrease in the macrophages infiltrate density one week after irradiation, and a change in the polarization of macrophages throughout the pathophysiological process. In an effort to protect healthy tissues from radiation therapy side effects, without hindering the cancer treatment, PAI-1 seems to be an obvious therapeutic target.

La fibrose radio-induite est une complication sévère et tardive de la radiothérapie. Plusieurs études cliniques ont montré que la combinaison pentoxifylline-vitamine E est un traitement sûr et efficace contre la fibrose. Cependant, les mécanismes moléculaires de son efficacité restent inexplorés. Nous avons montré l’efficacité de la combinaison pentoxifylline-vitamine E dans l’entéropathie radique dans une faisabilité clinique. En parallèle, en utilisant un modèle unique, in vitro, de cellules musculaires lisses intestinales primaires isolées des personnes atteintes de l’entéropathie radique, nous avons montré une synergie entre la pentoxifylline et l’analogue hydrophile de vitamine E (trolox) qui permet à l’association d’inhiber l’expression de TGF-β1 au niveau de l’ARN messager et de la protéine. Cette action inhibitrice intervient au niveau transcriptionnel et conduit à une inhibition conséquente des cibles de la voie de signalisation TGF-β1/Smad (Col Iα1, FN1, PAI-1, CTGF), alors qu’elle semble sans effet sur la voie de signalisation Rho/ROCK. Pour la première fois, dans ces cellules issues de l’entéropathie radique, nous avons montré une surexpression de miR-210 ; microRNA induit par l’hypoxie. L’association pentoxifylline-trolox inverse la surexpression de miR-210 aussi bien dans les conditions normoxique que dans les conditions hypoxiques. L’implication de miR-210 dans l’entéropathie radique n’a pas été préalablement étudiée, néanmoins nous avons montré qu’un inhibiteur de miR-210 diminue l’expression de Col Iα1 dans ce modèle. L’effet anti-fibrosant exercé par l’association pentoxifylline-vitamine E est partiellement induit par l’inhibition de la cascade TGF-β1. L’inhibition de miR-210 est un deuxième mécanisme potentiel nécessitant d’autres investigations. Cette étude renforce les essais clinique antérieurs en montrant in vitro une synergie entre pentoxifylline et vitamine E et permettant de proposer cette association en première ligne thérapeutique dans la fibrose radio-induite. De plus, miR-210 est proposé comme une possible cible thérapeutique pour traiter la fibrose radio-induite. / Radiation-induced fibrosis is a serious late complication of radiotherapy. Pentoxifylline-vitamin E has proven effective and safe in clinical trials as treatment of fibrosis, while the molecular mechanism of its activity is yet unexplored. We showed efficacy of Pentoxifylline-vitamin E combination in radiation-induced enteropathy in a small clinical study. In parallel, using a unique in vitro model of primary smooth muscle cells isolated from intestinal samples isolated from humans with radiation enteropathy we showed that pentoxifylline and the hydrophilic analogous of vitamin E (trolox) synergize to inhibit TGF-β1 protein and mRNA expression. This inhibitory action is mediated at the transcriptional level and leads to subsequent inhibition of TGF-β1/Smad targets (Col Iα1, FN1, PAI-1, CTGF), while it has no effect on the Rho/Rock pathway. We have also demonstrated, for the first time, an overexpression of the hypoxia-induced microRNA miR-210 in the fibrotic cells. Pentoxifylline-trolox combination could reverse this miR-210 overexpression in normoxic and hypoxic conditions. While miR-210 has not been previously shown to be involved in radiation-induced enteropathy, we showed that miR-210 inhibitor could reduce mRNA expression of Col Iα1. The anti-fibrotic effect of combined pentoxifylline-vitamin E is at least in part mediated by inhibition of the TGF-β1 cascade. MiR-210 inhibition is another mechanism which needs further investigations. This study strengthens previous clinical data showing pentoxifylline-vitamin E synergy and supports its use as a first-line treatment of radiation-induced fibrosis. Also, it suggests miR-210 as a new potential therapeutic target for the treatment of this complication.