La rétinopathie diabétique et la rétinopathie du prématuré représentent les principales causes de cécité chez les adultes et chez les enfants, respectivement. Au stade avancé, ces deux maladies se caractérisent par une prolifération des vaisseaux sanguins dans la rétine en réponse à une ischémie provoquée par des lésions microcapillaires [ 1 ]. Ces structures peuvent devenir fibrotiques et induire un décollement de la rétine. Dans certains cas, une régression naturelle de la néovascularisation peut être observée [ 2 ]. On ne connaît pas bien les mécanismes responsables de la résolution naturelle de la néovascularisation. Notre étude s’est donc portée plus spécifiquement sur cette étape cruciale de la revascularisation rétinienne en réponse à l’ischémie. Nous avons utilisé un modèle de rétinopathie induite par l’oxygène chez la souris, qui partage plusieurs similarités avec la rétinopathie diabétique proliférative, dont une première phase de dégénérescence microvasculaire suivie d’une phase proliférative caractérisée par une néovascularisation pré-rétinienne.

Nous avons d’abord utilisé une approche non-biaisée par séquençage de l’ARN pour tenter de comprendre quels mécanismes sont à l’œuvre dans le développement et la résolution de la rétinopathie diabétique proliférative [ 3 ]. Notre attention s’est portée sur plusieurs voies de signalisation associées à l’inflammation et, plus spécifiquement, à la réponse immunitaire innée. Afin d’approfondir notre analyse, nous avons employé une méthode de séquençage par microgouttelettes ( DropSeq ) permettant d’étudier le transcriptome de chaque cellule rétinienne. Cette méthode a révélé la présence d’une population de leucocytes plus importante dans le modèle de rétinopathie induite par l’oxygène. Plusieurs transcrits associés aux granulocytes neutrophiles sont retrouvés dans cette population. De ce fait, nous avons confirmé la présence de granulocytes neutrophiles dans la rétine en utilisant plusieurs approches complémentaires, dont une analyse par cytométrie en flux, une analyse immunohistochimique et l’analyse de tissu rétinien ex vivo . Ces analyses nous ont permis de montrer que les granulocytes neutrophiles peuvent migrer vers les amas néovasculaires pré-rétiniens et s’y accumuler. L’implication de cellules myéloïdes telles que les macrophages dans la formation des amas néovasculaires avait déjà été démontrée dans le modèle de rétinopathie induite par l’oxygène [ 4 ], mais pas celle des granulocytes neutrophiles. Ces derniers sont classiquement impliqués dans les phases précoces de l’inflammation, et il est donc surprenant de les retrouver, dans le modèle de rétinopathie induite par l’oxygène, longtemps après le début de l’inflammation et au moment où l’angiogenèse est maximale. Nous avons donc émis l’hypothèse que ces cellules pourraient participer à la réparation tissulaire.

Les pièges extracellulaires formés par les granulocytes neutrophiles ( neutrophil extracellular traps , NET) sont des structures composées d’ADN, d’histones et de protéines microbicides. Elles ont d’abord été décrites lors d’infections bactériennes ou fongiques [ 5 ], mais plusieurs études ont depuis démontré leur implication dans des maladies non-infectieuses telles que la thrombose [ 6 ] et l’athérosclérose [ 7 ]. La présence de NET dans notre modèle de rétinopathie induite par l’oxygène a été recherchée et confirmée par une analyse immunohistochimique. Ces structures ont également été retrouvées chez des patients atteints de rétinopathie diabétique proliférative. De plus, la présence de NET semble confinée aux abords des amas néovasculaires pré-rétiniens en interaction avec les cellules endothéliales et les péricytes ( Figure 1 ) .

Figure 1. Mécanisme et rôle de la NETose dans la rétinopathie diabétique proliférative et la rétinopathie du prématuré. Les granulocytes neutrophiles sont recrutés vers les amas néovasculaires pré-rétiniens en réponse aux cytokines sécrétées par les cellules sénescentes. La NETose cible ces cellules sénescentes et permet leur élimination par apoptose. Ce mécanisme entraîne la régression de la néovascularisation pathologique et favorise la revascularisation rétinienne (figure adaptée de [ 3 ]).

Figure 1. Mécanisme et rôle de la NETose dans la rétinopathie diabétique proliférative et la rétinopathie du prématuré. Les granulocytes neutrophiles sont recrutés vers les amas néovasculaires pré-rétiniens en réponse aux cytokines sécrétées par les cellules sénescentes. La NETose cible ces cellules sénescentes et permet leur élimination par apoptose. Ce mécanisme entraîne la régression de la néovascularisation pathologique et favorise la revascularisation rétinienne (figure adaptée de [ 3 ]).

Nos précédents travaux avaient révélé la présence de cellules sénescentes dans la rétine soumise à un stress hypoxique. Les cellules sénescentes sont des cellules qui ne se divisent plus, et qui favorisent le vieillissement des cellules voisines en provoquant une inflammation des tissus. Une des possibles conséquences de la sénescence est la libération de cytokines, de protéases et de protéines de la matrice extracellulaire, qui caractérise le « phénotype sécrétoire associé à la sénescence » [ 8 ]. Une analyse transcriptomique de séquençage par microgouttelettes nous a permis de constater que les cellules sénescentes sécrétoires sont constituées plus spécifiquement de cellules en contact direct avec le système vasculaire : cellules endothéliales, péricytes, astrocytes et cellules gliales de Müller, qui, ensemble, constituent « l’unité neuro-vasculaire ». Nous avons donc émis l’hypothèse que la libération de cytokines par des cellules sénescentes sécrétoires permettrait d’attirer les granulocytes neutrophiles circulants et favoriserait la formation des NET, ce qu’ont confirmé nos résultats. Plus précisément, les cellules endothéliales activant la voie de signalisation Ras/Raf/MEK/ERK1/2 associée à l’induction de sénescence auraient une capacité accrue d’interagir avec les granulocytes neutrophiles. Cela a été déterminé grâce à une analyse bio-informatique des interactomes des couples ligand-récepteur enrichis dans l’analyse de séquençage par microgouttelettes.

Les NET contiennent des protéines nucléiques (histones), enzymatiques (myéloperoxydase, élastase), bactéricides et fongicides [ 5 ]. Nous avons constaté que ces structures peuvent également entraîner la mort des cellules endothéliales sénescentes par apoptose in vitro . Chez des souris rendues génétiquement déficientes en PAD4 (peptidyl-arginine désiminase 4), la citrullination des histones est compromise, ce qui empêche la décondensation de la chromatine et la formation des NET. Nous avons observé, chez ces souris, une accumulation de cellules endothéliales sénescentes provenant des amas néovasculaires dans le modèle de rétinopathie induite par l’oxygène. De plus, nous avons remarqué que la dissolution des NET par injection intra-vitréenne de DNAse I retarde l’élimination des amas néovasculaires, ce qui empêche la revascularisation de la rétine dans le modèle de rétinopathie induite par l’oxygène. Ces résultats confirment le rôle des NET dans l’élimination des structures endothéliales pathologiques de la rétine ( Figure 1 ) .

Nos travaux ont donc révélé la présence d’une nouvelle population de cellules immunitaires dans la rétine : les granulocytes neutrophiles. Ces cellules, qui ont une durée de vie courte, sont traditionnellement associées aux phases initiales de l’inflammation, contrairement aux autres populations de cellules myéloïdes identifiées dans la rétine (macrophages, cellules microgliales). Mais la plasticité phénotypique des granulocytes neutrophiles suggère qu’ils pourraient jouer d’autres rôles, en participant notamment au remodelage vasculaire [ 9 ]. Nous avons également découvert un nouveau mode de suppression des cellules sénescentes par le système immunitaire : la libération de NET. Les principales études à ce sujet ont démontré que d’autres cellules du système immunitaire telles que les cellules NK ( natural killer ), les lymphocytes T CD8 ⁺ et les macrophages peuvent participer à l’élimination des cellules sénescentes [ 10 ]. Celle-ci est cruciale pour le remodelage tissulaire physiologique. Une accumulation de cellules sénescentes peut contribuer à créer un environnement pro-inflammatoire par la libération de cytokines et protéines de la matrice extracellulaire. Il reste à savoir si ce mécanisme peut aussi s’appliquer à d’autres situations inflammatoires non-infectieuses, par exemple dans les tumeurs cancéreuses, où la présence de granulocytes neutrophiles est communément observée.

Au vu des résultats précédents, on pourrait prétendre qu’en stimulant la NETose, celle-ci entraînerait une diminution des cellules endothéliales sénescentes et une réduction des amas néo-vasculaires pathologiques dans la rétinopathie diabétique proliférative. En pratique, cependant, il serait ardu de promouvoir l’activité des granulocytes neutrophiles sans induire de sérieux effets secondaires sur le réseau vasculaire [ 6 ]. Nous croyons plutôt qu’il faut agir en amont du recrutement des granulocytes neutrophiles, en utilisant des agents « sénolytiques » qui permettraient d’éliminer les cellules sénescentes et ainsi, de réduire l’inflammation subséquente. En outre, une telle stratégie favoriserait la revascularisation du tissu rétinien et accélèrerait le rétablissement de la fonction visuelle.

Les auteurs déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.