In alcoholic hepatitis (AH), high neutrophil counts correlate with inflammation and poor clinical outcomes. Here, we sought to elucidate the neutrophil-mediated pathogenesis of AH. We revealed that in vivo neutrophil extracellular trap (NET) formation was significantly increased in AH patients and that alcohol alone is sufficient to induce NET formation in neutrophils; thereby, neutrophils increase liver damage through increased NET formation. Moreover, we identify that alcohol-induced NET formation is vital to NETosis and that high-density neutrophils (HDNs) become low-density neutrophils (LDNs) after NET formation in response to alcohol. Through transcriptome profile analysis, we found that genes related to neutrophil activation and immune responses are significantly upregulated in AH HDNs but significantly downregulated in AH LDNs compared to HDNs from healthy subjects. These data suggest that AH HDNs and LDNs have opposing phenotypes: HDNs are activated and more prone to release NETs, while LDNs are functionally incompetent. Consequently, the increase in activated HDNs and defective LDNs are likely associated with an increase in liver damage through NET formation and enhanced susceptibility to infection in AH patients, respectively. Therefore, we evaluated the therapeutic benefits of preventing NET formation in HDNs using peptidyl arginine deiminase 4 (PAD4) inhibition and granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) treatment as well as neutrophil depletion in mice. We observed that in vivo neutrophil depletion and G-CSF treatment prevent NET formation in the liver, thereby significantly reducing liver damage in alcohol-fed mice. Our work identifies the neutrophil/NET-mediated mechanisms of AH pathogenesis and provides insights into therapeutic interventions for AH.

L'insuffisance cardiaque (IC) se définit par une incapacité du cœur à pomper suffisamment le sang pour répondre aux besoins en oxygène du corps. Le diabète de type 2 (DT2) est causé par une résistance à l'insuline, entraînant une absence de contrôle de la glycémie. Le DT2 et l’IC sont en nette progression (2% et 6,6% de la population canadienne). Le DT2 est un facteur de risque de l’IC, les patients IC étant quatre fois plus souvent diabétiques que la population générale. Récemment, l’inflammation a été montrée comme un mécanisme clef dans la progression de l’IC, et dans les conséquences du DT2. L’IC elle-même comprend deux physiopathologies : l’IC à fraction d’éjection réduite (IC-FER) et à fraction d’éjection préservée (IC-FEP). L’IC-FER survient le plus souvent après une lésion au myocarde tel un infarctus. Plusieurs stratégies contre l’IC-FER ciblent l’activité sympathique et le système rénine-angiotensine-aldostérone. L’IC-FEP survient à la suite d’une inflammation multifactorielle incluant souvent le DT2. L’IC-FEP est davantage inflammatoire que l’IC-FER. L’inflammation est donc un sujet d’étude dans la recherche de pistes thérapeutiques de l’IC et du DT2. Les neutrophiles sont les leucocytes les plus répandus dans la circulation (jusqu’à 70%). Les neutrophiles ont longtemps été considérés comme une population homogène. Cependant, il a été montré qu’ils se subdivisent en différentes populations. Notamment, dans des pathologies inflammatoires, des neutrophiles à haute et à faible densité ont été observés (HDNs et LDNs). Les HDNs correspondent aux neutrophiles étudiés depuis des décennies. Les LDNs ont été étudiés seulement récemment. Les LDNs sont quasi-absents en conditions physiologiques et leur présence semble exclusive à l’état pathologique. Ils sont davantage inflammatoires que les HDNs, notamment par une production augmentée de neutrophil extracellular traps (NETs). Ces filaments sont pro-inflammatoires, pro-thrombotiques et facilitent l’adhérence des leucocytes à l’endothélium. Le rôle des LDNs, et de leur NETs, n’a pas encore été étudié dans l’IC ni dans le DT2. Nous avons observé l’augmentation des taux de LDNs dans le DT2 et l’IC (jusqu’à 28 fois). Les taux de HDNs n’augmentent que de 1,5 fois. Les taux de LDNs corrèlent beaucoup plus avec les marqueurs inflammatoires que les HDNs. Les LDNs produisent 2 à 3 fois plus de NETs que les HDNs. Les LDNs sont autant adhérents que les HDNs à la matrice extracellulaire. Tous ces résultats ont été observés aussi bien dans l’IC-FEP, l’IC-FER, que le DT2. Ces études nous ont permis de montrer le rôle important des LDNs et des NETs dans l’inflammation des IC-FER et IC-FEP ainsi que dans le DT2. Dans la discussion, des figures complémentaires suggèrent que l’effet cumulé du DT2 et de l’IC se répercute de façon synergique sur les taux de LDNs et leur production de NETs, montrant que l’inflammation neutrophilique contribue à l’augmentation de la comorbidité du DT2 en IC. Ces études suggèrent aussi que les LDNs et les NETs pourraient être utilisés comme marqueurs prognostiques. Enfin, cela suggère que la NETose pourrait être une cible thérapeutique anti-inflammatoire dans la prévention et/ou le traitement de l’IC et le DT2. / Heart failure (HF) is defined by the inability of the heart to pump enough blood to meet the body requirements in oxygen. Type 2 diabetes (T2D) is caused by insulin resistance, resulting in a lack of glycemic control. T2D and HF are on the rise (2% and 6.6% of the population in Canada). T2D is a risk factor for HF, with HF patients being four times more likely to be diabetics than the general population. These conditions are active research topics. Recently, inflammation has been identified as a key mechanism in the progression of HF and in the consequences of T2D. HF itself has two physiopathologies: HF with reduced ejection fraction (HF-REF) and preserved ejection fraction (HF-PEF). HF-REF occurs mostly after a myocardial injury such as an infarct. Several strategies against HF-REF target sympathetic activity and the renin-angiotensin-aldosterone system. HF-PEF results from a multifactorial inflammation, often involving T2D. HF-PEF is more inflammatory than HF-REF. Inflammation is an active research topic in finding therapeutic approaches for HF and T2D. Neutrophils are the most abundant white blood cells in circulation (up to 70%). Long considered a homogeneous population. However, studies reveal their subdivision into different populations. In inflammatory conditions, high and low-density neutrophils (HDNs and LDNs) have been observed. HDNs are the well-known neutrophil population studied for decades. LDNs have been studied only recently. LDNs are nearly absent in physiological conditions and seems almost exclusive to the pathological state. LDNs demonstrates stronger pro-inflammatory activities than HDNs, partly du to their increased production of neutrophil extracellular traps (NETs). These filaments are pro-inflammatory, pro-thrombotic and induce leukocytes adhesion to the endothelium. The role of LDNs and their NETs has not been studied yet in HF and T2D. Elevated LDN levels were observed in T2D and HF (up to 28 times). HDN levels only increased by 1.5 times. LDNs correlated much more with inflammatory markers than HDNs. LDNs produced 2 to 3 times more NETs than HDNs and showed similar adhesion to the extracellular matrix. These results were observed in HF-PEF, HF-REF, and T2D. These studies demonstrate the significant role of LDNs and NETs in HF-REF, HF-PEF, and T2D inflammations. In the discussion, additional figures suggest that the cumulative effect of T2D and HF synergistically impacts LDN levels and NETs production, highlighting the contribution of neutrophilic inflammation to the increased comorbidity of T2D in HF. These studies also suggest that LDNs and NETs could be used as prognostic markers. Finally, it suggests that NETosis could be a therapeutic target in the prevention and/or treatment of HF and T2D.