Le peptide Thymosin Alpha-1 bloque la ferroptose pour traiter l'inflammation de la pulpe dentaire

La pulpite dentaire est l'une des affections buccales les plus fréquentes et les plus douloureuses, généralement traitée par un traitement de canal ou une extraction. Malgré sa prévalence, les mécanismes moléculaires à l'origine de la mort des cellules pulpaires au cours de l'inflammation restent mal compris. Cette étude est la première à caractériser systématiquement la ferroptose — une forme de mort cellulaire dépendante du fer et induite par la peroxydation lipidique — comme mécanisme central de la pulpite, et à identifier la thymosine α1 comme agent thérapeutique potentiel pour la contrecarrer.

Les chercheurs ont réalisé un séquençage de l'ARN en cellule unique (scRNA-seq) sur des tissus provenant de 3 patients atteints de pulpite et de 3 témoins sains, capturant 40 231 cellules (17 814 issues de pulpites ; 22 417 issues de pulpes saines). Le clustering UMAP a identifié 12 types cellulaires distincts, dont des fibroblastes, des macrophages, des neutrophiles, des lymphocytes T, des lymphocytes B, des plasmocytes, des cellules endothéliales, des cellules souches mésenchymateuses et des cellules de Schwann. Les fibroblastes dominaient la pulpe saine, mais étaient nettement réduits en cas de pulpite, tandis que les populations de cellules immunitaires augmentaient substantiellement. Des gènes liés à la ferroptose différentiellement exprimés (DE-FRGs), croisés avec la base de données FerrDB recensant 484 gènes de la ferroptose, ont été retrouvés dans presque chaque cluster cellulaire ; la voie de la ferroptose était significativement enrichie dans les fibroblastes, les macrophages, les cellules souches mésenchymateuses, les neutrophiles, les cellules de Schwann non myélinisantes et les cellules de pulpe dentaire (DPCs). La phosphorylation oxydative constituait la voie co-enrichie la plus significative, impliquant un dysfonctionnement mitochondrial dans l'activation de la ferroptose.

Pour valider la ferroptose au niveau tissulaire, l'équipe a mesuré les ROS et le Fe2+ dans des spécimens de pulpe humaine à l'aide des sondes fluorescentes DCFH-DA et FerroOrange. Ces deux marqueurs étaient significativement élevés dans les pulpites par rapport aux pulpes saines (p<0,05). L'immunohistochimie a confirmé une faible expression de GPX4 (le suppresseur majeur de la ferroptose) et une forte expression de PTGS2 (un marqueur de la ferroptose) dans les tissus pulpitiques, ce qui est cohérent avec une ferroptose active. Dans des DPCs stimulées par le LPS in vitro, le séquençage de l'ARN a identifié 68 gènes différentiellement exprimés liés à la ferroptose, GPX4 présentant une expression notamment faible à l'analyse par carte thermique.

La thymosine α1 (Tα1) à 1 μg/mL a été sélectionnée sur la base d'essais de prolifération CCK8 montrant une promotion optimale de la croissance des DPCs à 24 heures. Dans des DPCs stimulées par le LPS, le traitement par Tα1 a significativement augmenté l'expression protéique de GPX4 et de la chaîne légère de la ferritine (FTL), et diminué l'expression de PTGS2 (p<0,05). Les niveaux intracellulaires de Fe2+, mesurés par fluorescence FerroOrange, ont été significativement réduits par Tα1, de manière comparable à l'inhibiteur de ferroptose ferrostatine-1. La cytométrie en flux JC-10 a montré que le ratio de fluorescence rouge/vert — une mesure du potentiel de membrane mitochondriale — était significativement restauré par Tα1 dans les DPCs stimulées par le LPS (p<0,05). Le silençage du gène PTMA (qui code le précurseur de Tα1) a inversé ces effets protecteurs, confirmant la spécificité de la voie. Tα1 a également significativement réduit l'expression de TNF-α, IL-1β et IL-6 dans les DPCs stimulées par le LPS (p<0,05).

Dans un modèle de pulpite chez le rat, PTMA a été administré soit via une éponge de gélatine placée au site d'exposition pulpaire, soit par injection directe dans la pulpe. Les deux méthodes d'administration ont significativement réduit l'infiltration de cellules inflammatoires et l'expression de PTGS2, et augmenté l'expression de GPX4 par rapport aux témoins traités au LPS uniquement (p<0,05). Les niveaux de Fe2+ dans la pulpe des rats étaient significativement plus élevés dans le groupe LPS que dans les témoins, et les deux voies d'administration de PTMA ont significativement réduit l'accumulation de Fe2+. Le séquençage de l'ARN des DPCs traitées par Tα1 par rapport aux DPCs traitées au LPS uniquement a confirmé une inversion globale des schémas d'expression des DE-FRGs. Ces résultats convergents in vitro, in vivo et transcriptomiques établissent un lien mécanistique entre la thymosine α1, la suppression de la ferroptose et la résolution de la pulpite, ouvrant une voie potentielle pour des thérapies de préservation pulpaire à base de peptide.