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Evidence of early increased sialylation of airway mucins and defective mucociliary clearance in CFTR-deficient piglets

Authors :
Catherine Robbe-Masselot
Mustapha Si-Tahar
Ignacio S. Caballero
Renaud Léonard
Nicolas Pons
Andrea Bähr
Pascal Barbry
Antoine Guillon
Agnès Paquet
Claire Chevaleyre
Nikolai Klymiuk
Isabelle Fleurot
Mustapha Berri
Bélinda Ringot-Destrez
Kevin Lebrigand
Carole Baron
Céline Barc
Reuben Ramphal
Isabelle Lantier
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Côte d'Azur (UCA)
Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (IPMC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015 - 2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015 - 2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)
Infectiologie et Santé Publique (UMR ISP)
Université de Tours (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle - UMR 8576 (UGSF)
Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre d’Etude des Pathologies Respiratoires (CEPR), UMR 1100 (CEPR)
Université de Tours (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
Service de Médecine Intensive et Réanimation [Tours]
Plateforme d'Infectiologie Expérimentale (PFIE)
Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Ludwig Maximilian University [Munich] (LMU)
Association Vaincre la Mucoviscidose (Grant No. RF20150 501357)
Association Grégory Lemarchal (Grant No. RIF20160501690)
Fondation pour la Recherche Médicale (DEQ20180339158)
ANR-11-LABX-0028,SIGNALIFE,Réseau d'Innovation sur les Voies de Signalisation en Sciences de la Vie(2011)
ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010)
Chanteloup, Nathalie Katy
Centres d'excellences - Réseau d'Innovation sur les Voies de Signalisation en Sciences de la Vie - - SIGNALIFE2011 - ANR-11-LABX-0028 - LABX - VALID
Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique - - France-Génomique2010 - ANR-10-INBS-0009 - INBS - VALID
Université de Tours (UT)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)
Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU Tours)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Tours (UT)
Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle (UGSF)
Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Gene Center and Center for Innovation Medical Models (CiMM)
Ludwig Maximilians University of Munich
Université de Tours-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Université de Tours-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU TOURS)
Source :
Journal of Cystic Fibrosis, Journal of Cystic Fibrosis, Elsevier, 2020, ⟨10.1016/j.jcf.2020.09.009⟩, Journal of Cystic Fibrosis, 2021, 20 (1), pp.173-182. ⟨10.1016/j.jcf.2020.09.009⟩, Journal of Cystic Fibrosis, Elsevier, 2021, 20 (1), pp.173-182. ⟨10.1016/j.jcf.2020.09.009⟩, Journal of Cystic Fibrosis, Elsevier, 2021, 20, pp.173-182. ⟨10.1016/j.jcf.2020.09.009⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; Background: Bacterial colonization in cystic fibrosis (CF) lungs has been directly associated to the loss of CFTR function, and/or secondarily linked to repetitive cycles of chronic inflammation/infection. We hypothesized that altered molecular properties of mucins could contribute to this process.Methods: Newborn CFTR+/+ and CFTR-/- were sacrificed before and 6 h after inoculation with luminescent Pseudomonas aeruginosa into the tracheal carina. Tracheal mucosa and the bronchoalveolar lavage (BAL) fluid were collected to determine the level of mucin O-glycosylation, bacteria binding to mucins and the airways transcriptome. Disturbances in mucociliary transport were determined by ex-vivo imaging of luminescent Pseudomonas aeruginosa.Results: We provide evidence of an increased sialylation of CF airway mucins and impaired mucociliary transport that occur before the onset of inflammation. Hypersialylation of mucins was reproduced on tracheal explants from non CF animals treated with GlyH101, an inhibitor of CFTR channel activity, indicating a causal relationship between the absence of CFTR expression and the sialylation of mucins. This increased sialylation was correlated to an increased adherence of P. aeruginosa to mucins. In vivo infection of newborn CF piglets by live luminescent P. aeruginosa demonstrated an impairment of mucociliary transport of this bacterium, with no evidence of pre-existing inflammation.Conclusions: Our results document for the first time in a well-defined CF animal model modifications that affect the O-glycan chains of mucins. These alterations precede infection and inflammation of airway tissues, and provide a favorable context for microbial development in CF lung that hallmarks this disease.

Details

Language :
English
ISSN :
15691993
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Cystic Fibrosis, Journal of Cystic Fibrosis, Elsevier, 2020, ⟨10.1016/j.jcf.2020.09.009⟩, Journal of Cystic Fibrosis, 2021, 20 (1), pp.173-182. ⟨10.1016/j.jcf.2020.09.009⟩, Journal of Cystic Fibrosis, Elsevier, 2021, 20 (1), pp.173-182. ⟨10.1016/j.jcf.2020.09.009⟩, Journal of Cystic Fibrosis, Elsevier, 2021, 20, pp.173-182. ⟨10.1016/j.jcf.2020.09.009⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7b7101b99e7774bea9f3a1328834aa41
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.jcf.2020.09.009⟩