Signification de la mort cellulaire dans l’insuffisance rénale aiguë et la fibrose causée par ischémie-reperfusion

Abstract

L’insuffisance rénale aiguë (IRA) est un événement clinique fréquent. L’ischémie-reperfusion (IRI) est la cause la plus importante de l’IRA. La participation de la mort cellulaire programmée (PCD) dans la physiopathologie de l’IRA ont été démontrée par de nombreuses études. Les études de cette thèse ont pour but d’élucider le rôle de la PCD dans les différentes phases de l’IRA induite par l’IRI. La phase aiguë de l’IRA est caractérisée par des dommages tubulaires, des dommages microvasculaires et l’inflammation. Les dommages tubulaires ont été considérés comme la caractéristique clé de phase aiguë de l’IRA. Mais il y a de plus en plus des preuves qui identifient les dommages microvasculaires comme un contributeur central. Il était documenté que la PCD joue un rôle prédominant dans les dommages tubulaires et microvasculaires. L’activation de la caspase-3, qui est la caspase-effectrice la plus importante de l’apoptose, était trouvée dans les cellules épithéliales tubulaires (TECs) et les cellules endothéliale (EC) post-IRI. Cependant, d’autres études suggèrent que la nécroptose est la PCD prédominante des TECs. Afin de clarifier les mécanismes, nous avons créé un modèle expérimental d’IRI chez des souris type-sauvage (WT) et caspase-3 knock-out (KO) secondaire au clampage de l’artère rénale. Ce modèle a démontré que la déficience en caspase-3 protège les souris contre les dommages microvasculaires à toutes les phases de l’IRI mais aggrave la nécroptose des TECs et les dommages tubulaires induits par l’IRI. La deuxième étude avait pour but d’étudier l’impact d’autoanticorps anti-LG3 sur l’IRI rénale. Les auto-antigènes libérés par le tissu endommagé pourrait être reconnus par leurs auto-anticorps, causant des dommages tissulaires accentués. Le LG3 est un fragment de perlécan. Il était démontré par l’équipe de Dre. Hébert que le LG3 est libéré par les ECs en aval de l’activation de la caspase-3. Nous avons donc évalué dans notre modèle de l’IRI l’hypothèse que l’IRI peut créer des conditions permissives pour libéré l’auto-antigène LG3 libérés par le tissu endommagé qui pourraient être reconnus par leurs auto-anticorps, causant des dommages tissulaires accentués. Nous avons trouvé que les anti-LG3 n’affectent pas la fonction des reins non-IRI, mais activent le système du complément dans la microvascularisation et aggravent la dysfonction rénale post-IRI. La phase chronique de l’IRI est caractérisée par l’atrophie tubulaire et la fibrose interstitielle. Il devient de plus en plus accepté que la raréfaction microvasculaire joue un rôle crucial dans la phase chronique. Nous avons constaté que malgré une aggravation dans les dommages tubulaires, les souris déficientes en caspase-3 démontrent moins de raréfaction microvasculaire, moins de fibrose et moins de dommages tubulaires en phase chronique; ce qui suggère que la raréfaction microvasculaire, causée par les dommages microvasculaire, est la force motrice dans le processus pro-fibrotique. Nous avons aussi investigué les mécanismes moléculaires impliqués dans la fibrose induite par la raréfaction microvasculaire. La différenciation du fibroblaste en myofibroblaste est une étape cruciale dans le processus pro-fibrotique. Il était démontré que les ROS, l’autophagie et la sénescence participent tous à la fibrose. L’équipe de Dre. Hébert a déjà démontré que la SS active la différenciation en myofibroblaste par la voie de l’autophagie-mTORC2. Dans cette thèse, nous avons montré que la carence en sérum (SS) induit la production de radicaux libre oxygénés (ROS), et ces derniers activent la sénescence de façon l’autophagie-mTORC2 – dépendante. La SS est utilisée pour mimer la raréfaction microvasculaire in vitro. Pour le lien entre la sénescence et la différenciation. Nous avons trouvé une régulation négative de la sénescence sur la différenciation myofibroblastique. Ensemble, nos résultats démontrent un rôle important de l’apoptose dans la régulation de l’intégrité microvasculaire, le développement de la fibrose et de la dysfonction rénale progressive dans le contexte de l’IRA induite par l’IRI.

Acute kidney injury (AKI) is a common clinical event. Ischemia-reperfusion injury (IRI) is the most important cause of AKI. The participation of programmed cell death (PCD) in the physiopathology of the AKI has been demonstrated by numerous studies. The studies of this thesis aim to elucidate the role of PCD in the different phases of IRI induced AKI. The acute phase of AKI is characterized by tubular injury, microvascular injury and inflammation. Tubular injury was considered as the key feature of the acute phase of AKI. However, mounting evidence identifies microvascular injury as a central contributor. It was documented that PCD plays a predominant role in both tubular and microvascular injury. Activation of caspase-3, the most important effector-caspase of apoptosis, has been found in both renal tubular epithelial cells (TECs) and renal endothelial cells (ECs) post-IRI. However, other studies suggest that necroptosis is the predominant PCD of TECs. To clarify the mechanisms, we created an experimental model of IRI in wild-type (WT) and caspase-3 KO mice secondary to renal artery clamping. This model demonstrated that caspase-3 deficiency protects mice against microvascular injury at all phases of IRI but worsens TEC necroptosis and IRI-induced tubular injury. The second study aimed to study the impact of anti-LG3 autoantibodies on renal IRI. Self-antigens released by damaged tissue could be recognized by their autoantibodies, causing enhanced tissue damage. LG3 is a fragment of perlecan. It has been demonstrated by Dr Hébert 's team that LG3 is released by ECs downstream of activation of caspase-3. We therefore evaluated in our IRI model the hypothesis that IRI can create permissive conditions by releasing LG3 autoantigen by damaged tissue that could be recognized by their autoantibodies, causing enhanced tissue damage. We found that anti-LG3 did not affect the function of non-IRI kidneys, but activate the complement system in microvasculature and exacerbate renal dysfunction post-IRI. The chronic phase of AKI is characterized by tubular atrophy and interstitial fibrosis. It is becoming increasingly accepted that microvascular rarefaction plays a crucial role in the chronic phase. We found that despite an increased tubular injury, caspase-3-deficient mice showed less microvascular rarefaction, less fibrosis and less tubular injury in the chronic phase; suggesting that microvascular rarefaction, caused by microvascular injury, is the driving force in the pro-fibrotic process. We also investigated the molecular mechanisms involved in fibrosis induced by microvascular depletion. The differentiation of fibroblasts in myofibroblasts is a crucial step in the pro-fibrotic process. It was shown that ROS, autophagy and senescence all participate in the development of fibrosis. The team of Dr. Hébert has already demonstrated that the serum starvation (SS) induces differentiation in myofibroblasts through the autophagy-mTORC2 pathway. In this thesis, we have shown that SS (which is used to mimic microvascular rarefaction in vitro) induces the production of ROS, which activates senescence in the way of mTORC2 - dependent autophagy. For the link between senescence and differentiation. We found a negative regulation of senescence on myofibroblastic differentiation. Together, our results demonstrate an important role of apoptosis in the regulation of microvascular integrity, the development of fibrosis and progressive renal dysfunction in the context of IRI-induced AKI.