Soutenance de thèse de Raphaël COATMEUR

Les études menées par les équipes de l’Organisation Mondiale de la Santé estiment le nombre de décès prématurés provoqué par la pollution environnementale à plus de 4 millions chaque année. Cela place la pollution environnementale au rang de problème majeur de santé publique. Cette pollution impacte fortement les organes barrières, tels que les poumons ou la peau, qui se trouvent en interaction directe avec l’environnement et constituent donc un passage privilégié pour les particules polluantes. La peau est le siège de nombreuses fonctions indispensables au fonctionnement de notre organisme dont la principale est de constituer une barrière aussi bien physique que biologique pour l’organisme. Sa structure très complexe et sa composition rendent cet organe difficilement franchissable. La peau possède en effet plusieurs mécanismes destinés à agir contre les molécules exogènes, parmi lesquels le récepteur aux hydrocarbures aromatiques joue un rôle prépondérant. Le récepteur des hydrocarbures aromatiques (AhR) est un facteur de transcription activé par la liaison de molécules de faible poids moléculaire, tels que des produits chimiques environnementaux. Il est très fortement exprimé dans les barrières tissulaires, notamment dans la peau. AhR a été identifié comme le régulateur clé de certaines enzymes du métabolisme des xénobiotiques (CYP 1A1, 1B1) qui sont également impliquées dans la bio-activation de divers pro-carcinogènes environnementaux. La voie de signalisation régulée par AhR est donc considérée comme une réponse " adaptative " à ces xénobiotiques. Cependant, plusieurs études ont mis en évidence l'implication d’AhR dans les processus immunitaires et inflammatoires, pouvant conduire au développement de pathologies inflammatoires chroniques et de cancers cutanés. AhR apparait ainsi comme une cible pertinente et prometteuse dans la prévention, ou la prise en charge de l’inflammation causée par la pollution environnementale. L’objectif de cette thèse consiste ainsi à réprimer la voie AhR, en inhibant son activité, afin de moduler le processus inflammatoire, découlant de son activation, dès son initiation, et notamment l’induction de l’expression de gènes relatifs à l’inflammation. Dans cette optique, un antagoniste non-compétitif, baptisé MM107, a été synthétisé par la technique PROTAC afin de cibler de manière spécifique AhR et d’induire sa dégradation. L’efficacité du MM107 a été évaluée en étudiant d’une part son affinité avec AhR mais aussi l’impact de son utilisation sur l’expression de plusieurs gènes cibles d’AhR qui sont impliqués dans la réponse inflammatoire (AhR, CYP1A1, CYP1B1, TNF-α, IL-1β, IL-8, MMP1 et MMP13). Au cours de ce travail de recherche, nous avons observé que l’utilisation du MM107 contrebalance l’induction, causée par l’activation d’AhR, des niveaux d’expressions de gènes de l’inflammation. Les effets de l’utilisation du MM107 sont également observables au niveau des de l’activité d’AhR et de NF-κB, des activités catalytiques des cytochromes P450 1A1 et 1B1 ainsi que des métalloprotéases MMP1 et MMP13 et des niveaux de concentrations de plusieurs cytokines pro-inflammatoires. Nous avons également montré que la modulation de l’activité d’AhR provoque la mise en route de la réponse anti-inflammatoire, notamment par l’augmentation de l’expression du gène relatif à une cytokine anti-inflammatoire (TGF-β) ainsi que de sa concentration. Les résultats obtenus in vitro constituent ainsi une preuve de concept ; cependant, des études complémentaires, notamment in vivo, sont nécessaires afin d'envisager une application thérapeutique ou cosmétique du MM107.

Studies conducted by the World Health Organization estimate the number of premature deaths caused by environmental pollution at more than 4 million each year. This places environmental pollution as a major public health problem. This pollution strongly impacts the barrier organs, such as the lungs or the skin, which are in direct interaction with the environment and therefore constitute a privileged passage for the polluting particles. The skin is the seat of many functions essential to the functioning of our organism, the main one being to constitute a barrier, both physical and biological, for the organism. The cutaneous structure is very complex, and its composition make this organ difficult to cross. The skin has in fact several mechanisms intended to act against exogenous molecules, among which the receptor for aromatic hydrocarbons plays a preponderant role. The aromatic hydrocarbon receptor (AhR) is a transcription factor activated by the binding of low molecular weight molecules, such as environmental chemicals. It is very strongly expressed in the tissue barriers, especially in the skin. AhR has been identified as the key regulator of certain xenobiotic metabolism enzymes (CYP 1A1, 1B1) which are also involved in the bio-activation of various environmental pro-carcinogens. The signaling pathway regulated by AhR is therefore considered an "adaptive" response to these xenobiotics. However, several studies have highlighted the involvement of AhR in immune and inflammatory processes, which can lead to the development of chronic inflammatory pathologies and skin cancers. AhR thus appears to be a relevant and promising target in the prevention or treatment of inflammation caused by environmental pollution. The objective of this thesis consists in repressing the AhR pathway, by inhibiting its activity, to modulate the inflammatory process, resulting from its activation, from its initiation, and in particular the induction of the expression of genes relating to the inflammation. In this perspective, a non-competitive antagonist, called MM107, was synthesized by the PROTAC technique to specifically target AhR and induce its degradation. The efficacy of MM107 was evaluated by studying on the one hand its affinity with AhR but also the impact of its use on the expression of several AhR target genes which are involved in the inflammatory response (AhR, CYP1A1, CYP1B1, TNF-α, IL-1β, IL-8, MMP1 and MMP13). During this research work, we observed that the use of MM107 counteracts the induction, caused by the activation of AhR, of the expression levels of inflammation genes. The effects of the use of MM107 are also observable at the level of the activity of AhR and NF-κB, the catalytic activities of cytochromes P450 1A1 and 1B1 as well as the metalloproteases MMP1 and MMP13 and the concentration levels of several pro-inflammatory cytokines. We have also shown that modulation of AhR activity triggers the initiation of the anti-inflammatory response, by increasing the expression of the gene relating to an anti-inflammatory cytokine (TGF-β) as well as than its concentration. The results obtained in vitro thus constitute a proof of concept; however, additional studies, in particular in vivo, are necessary to envisage a therapeutic or cosmetic application of MM107.