Expression, distribution et fonction du récepteur B1 des kinines dans la rétine lors du diabète et de la néovascularisation choroïdienne chez le rat

Abstract

Les kinines sont d'importants médiateurs peptidiques impliqués dans la perméabilité vasculaire, le tonus vasomoteur et l'expression de cytokines pro-inflammatoires. De nombreuses études ont mis en évidence le rôle du récepteur B1 des kinines (RB1) dans l'inflammation systémique et celle de la rétine. L’inflammation joue un rôle prépondérant dans la rétinopathie diabétique et la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), deux pathologies qui représentent les premières causes de cécité dans la population active et la population retraitée. L’objectif principal de cette thèse consiste à évaluer l’implication du RB1 dans ces deux pathologies oculaires. Les objectifs spécifiques sont définis comme suit : 1) étudier l'effet inflammatoire du RB1 et les altérations vasculaires conséquentes dans la rétine de modèles animaux de diabète et de néovascularisation choroïdienne ; 2) préciser la localisation cellulaire du RB1 dans ces rétines ; 3) évaluer la possibilité de traiter ces pathologies par un antagoniste du RB1 ; 4) étudier l’interaction possible entre le RB1 et le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF), connu pour son rôle clé dans la néovascularisation choroïdienne. Nos résultats confirment le rôle néfaste du RB1 dans les phases aiguës et avancées de la rétinopathie diabétique dans un modèle de diabète de type 1 induit par la streptozotocine (STZ) chez le rat. Le RB1 est fortement localisé sur les cellules endothéliales, la glie et les cellules ganglionnaires dans la rétine STZ. Les taux d'ARNm des récepteurs B1 et B2 des kinines, du VEGF et de son récepteur VEGF-R2 sont significativement élevés à 2 et 6 semaines dans la rétine STZ par rapport à la rétine contrôle. Les niveaux d'ARNm du RB1 demeurent augmentés à 6 mois. L’expression des récepteurs B1 (ARNm et immunodétection) et B2 (ARNm) est amplifiée par l’injection intravitréenne d’un agoniste du RB1 (R-838). En revanche, l’inhibition intravitréenne du RB1 (siRNA-RB1) inhibe l'expression génique des récepteurs des kinines, du VEGF et du VEGF-R2 dans la rétine STZ (Article 1). Les résultats du 2e article soulignent la contribution du RB1 dans une néovascularisation d’origine choroïdienne (CNV) dans un modèle de dégénérescence maculaire liée à l’âge chez le rat. Le RB1 est détecté par immunofluorescence sur les cellules endothéliales et gliales et il est co-localisé avec le VEGF-R2 sur les vaisseaux sanguins des rétines CNV. L’effet de l’application topique d’un antagoniste du RB1 (R-954) ou l’injection intravitréenne d’un anti-VEGF a été étudié sur la surexpression de plusieurs médiateurs inflammatoires impliqués dans la CNV. Ces deux traitements réduisent significativement la surexpression (ARNm) des récepteurs B1 et B2 des kinines, du TNF et de l’ICAM-1 dans la rétine CNV. L’anti-VEGF bloque aussi la surexpression de VEGF, VEGF-R2, HIF-1, MCP-1 et VCAM-1, tandis que le R-954 inhibe l'expression des médiateurs inflammatoires IL-1β et COX-2. Il est important de noter qu’un traitement topique avec le R-954 bloque l’hyperperméabilité vasculaire et l’infiltration leucocytaire dans les modèles de rétinopathie diabétique et de DMLA et diminue la taille de la CNV. Dans un 3e article, nous avons étudié les altérations morphologiques du lit vasculaire rétinien dans un modèle héréditaire de diabète de type 2, le rat Goto-Kakizaki (GK). Nous avons observé une accumulation de lipides dans la rétine et la choroïde associée à la surexpression du RB1 et du VEGF, à la production de macrophages et à la réactivité de la microglie. L’ensemble de ces études supporte un rôle délétère pour le RB1 dans la rétinopathie diabétique et la DMLA et pour lesquelles l’application topique d’un antagoniste de ce récepteur (R-954) peut s’avérer une nouvelle approche thérapeutique.

Kinins are potent peptide autacoids involved in different physiological functions associated to enhanced vascular permeability, vascular tone and the expression of proinflammatory cytokines. Numerous studies have demonstrated the role of the kinin B1 receptor (B1R) in systemic and retinal inflammation. Inflammation plays a major role in diabetic retinopathy (DR) and age-related macular degeneration (AMD), two pathologies that represent the leading causes of blindness in the working and the retired population. The main objective of this thesis is to evaluate the involvement of B1R in these two ocular pathologies. Specific objectives are defined as follows: 1) to study the inflammatory effect of B1R and the consequent vascular alterations in retina of animal models of diabetes and choroidal neovascularization; 2) to specify the cellular localization of B1R in these retinas; 3) to evaluate the possibility of treating these pathologies by an B1R antagonist; 4) to investigate the possible interaction between B1R and vascular endothelial growth factor (VEGF), known for its key role in choroidal neovascularization. Our results confirm the detrimental role of B1R in the acute and advanced phases of diabetic retinopathy in streptozotocin-induced type 1 diabetes in rats. B1R is highly localized on endothelial cells, glial and ganglion cells in the STZ retina. The mRNAs expression of kinin B1 and B2 receptors, VEGF and VEGF-R2 are significantly elevated at 2 and 6 weeks in the STZ retina compared to control retina. B1R mRNA levels remain increased at 6 months. The expression of the B1 (mRNA and immunodetection) and B2 (mRNA) receptors is amplified by the intravitreal injection of a B1R agonist (R-838). In contrast, intravitreal inhibition of B1R (siRNA-RB1) inhibits gene expression of both kinin receptors, VEGF and VEGF-R2 in the STZ retina (Article 1). The results of the second article highlight the contribution of B1R in choroidal neovascularization (CNV) in a rat model of age-related macular degeneration. B1R is detected by immunofluorescence on endothelial and glial cells and co-located with VEGF-R2 on blood vessels of CNV retinas. The effect of topical application of B1R antagonist (R-954) or intravitreal injection of anti-VEGF was studied on the overexpression of several inflammatory iv mediators involved in CNV. These two treatments significantly reduce the overexpression (mRNA) of the B1 and B2 receptors of kinins, TNF-α and ICAM-1 in the CNV retina. Anti- VEGF also blocks the overexpression of VEGF, VEGF-R2, HIF-1, MCP-1 and VCAM-1, while R-954 inhibits the expression of inflammatory mediators IL-1β and COX-2. It is important to note that topical treatment with R-954 blocks vascular hyperpermeability and leukocyte infiltration in models of diabetic retinopathy and AMD and decreases the size of CNV. In a third article, we studied the morphological alterations of retinal vascular bed in a hereditary type 2 diabetes model, the Goto-Kakizaki rat (GK). We observed an accumulation of lipids in the retina and choroid associated with overexpression of B1R and VEGF, macrophage production and microglia reactivity. Collectively, these studies support a deleterious role for B1R in diabetic retinopathy and AMD and for which the topical application of an antagonist of this receptor (R-954) may be a new therapeutic approach.