Le blocage de la voie STING stoppe les dommages mitochondriaux à l'origine des lésions pulmonaires liées au sepsis

Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) d'origine septique présente un taux de mortalité hospitalière avoisinant 46 % dans les cas sévères, pourtant les mécanismes moléculaires qui amplifient l'inflammation pulmonaire restent incomplètement compris. Cette étude, publiée dans <em>Cellular and Molecular Life Sciences</em>, fournit une description mécanistique détaillée de la façon dont la voie immunitaire innée cGAS/STING détourne la biologie mitochondriale des macrophages pour entretenir et amplifier la lésion inflammatoire au cours de la lésion pulmonaire aiguë (LPA).

Les chercheurs ont débuté par une analyse de séquençage d'ARN en cellule unique (scRNA-seq) du liquide de lavage bronchoalvéolaire (LLBA) de patients COVID-19 (jeu de données GEO GSE145926) et de souris traitées au LPS (GSE276682), en isolant les populations de macrophages. À l'aide d'un score génique de pyroptose précédemment validé (PScore), ils ont mis en évidence une co-surexpression frappante de STING (TMEM173) et de GSDMD dans les macrophages de patients COVID-19 atteints de SDRA et de souris soumises à un challenge au LPS, avec une forte corrélation positive entre l'activité de la voie STING et les scores de pyroptose. Fait notable, STING était corrélé à GSDMD mais pas à GSDMB, ce qui indique une spécificité de voie.

Dans un modèle murin cinétique de challenge intratrachéal au LPS (n=6 par point temporel), les scores de lésion pulmonaire se sont aggravés progressivement, atteignant un pic à 12 heures selon l'histologie. De manière cruciale, l'ADN mitochondrial (ADNmt) dans le LLBA a augmenté dès 6 heures — avant le pic de lésion histologique —, identifiant la libération d'ADNmt comme un événement précoce en amont plutôt que comme une conséquence en aval. Les données de Western blot ont montré une activation de la voie STING/TBK1/IRF3 débutant à 6 heures, tandis que le clivage de NLRP3/Caspase-1/GSDMD atteignait son pic à 24 heures, et que les cytokines pro-inflammatoires IL-1β, IL-6, TNF-α et IFN-β étaient significativement élevées dans le tissu pulmonaire à 24 heures.

Dans des cellules de macrophages humains THP-1, le fragment N-terminal clivé de GSDMD (N-GSDMD) s'est translocalisé spécifiquement vers les mitochondries à 4 heures après le traitement au LPS (1 µg/mL), avant de se redistribuer ultérieurement vers la membrane plasmique sous une stimulation plus forte (LPS + ATP). La cytométrie en flux a confirmé une augmentation significative des mitochondries N-GSDMD-positives après traitement au LPS. L'inhibiteur de GSDMD disulfiram (DSF), un médicament approuvé par la FDA utilisé dans la dépendance à l'alcool, a réduit de façon dose-dépendante l'accumulation mitochondriale de N-GSDMD, bloqué la libération cytosolique d'ADNmt (mesurée par quatre loci d'ADNmt : ND-1, D-loop, COXIII, Cytochrome B), supprimé la signalisation STING/TBK1/IRF3, et abaissé les niveaux d'ARNm d'IL-1β, d'IL-6 et d'IFN-β. La co-coloration PicoGreen et MitoTracker a visuellement confirmé que le prétraitement par DSF empêchait l'échappement de l'ADNmt hors des mitochondries.

L'étude a en outre démontré que la déficience en STING atténuait la captation calcique mitochondriale, ce qui réduisait en retour le recrutement de la protéine de fission mitochondriale Drp1 vers la membrane mitochondriale externe. Il a été établi que STING médiait une interaction directe entre Drp1 et N-GSDMD à la membrane mitochondriale, et que ce complexe N-GSDMD/Drp1 amplifiait mutuellement l'assemblage des pores, conduisant à la rupture de la membrane mitochondriale et à une libération supplémentaire d'ADNmt — établissant ainsi une boucle de rétroaction positive via la réactivation de STING. L'invalidation génétique de STING et l'inhibition pharmacologique de STING (par le C-176) ont toutes deux interrompu cette cascade et réduit la sévérité des lésions pulmonaires in vivo. Dans leur ensemble, ces résultats définissent une boucle de rétroaction STING → calcium mitochondrial → Drp1/N-GSDMD → ADNmt → STING comme un acteur central de l'inflammation pulmonaire médiée par les macrophages au cours du sepsis.