Involvement of hyaluronan in the pathophysiology of renal ischemia-reperfusion injury

Résumé

L’insuffisance rénale aiguë (IRA) est une cause de mortalité et de morbidité très fréquente dans le monde entier, et son incidence ne cesse d’augmenter. Une des causes majeures de l’IRA est l’ischémie-reperfusion (IR), un processus physiopathologique qui survient lors d’un épisode d’allogreffe rénale ou lors de toutes autres chirurgies vasculaires. L’IR résulte d’une combinaison d’événements, incluant des dommages d’ordres structurel, inflammatoire et biochimique. L’IR se caractérise aussi par un processus de régénération mais qui, s’il est incomplet, peut mener à des lésions permanentes et ainsi évoluer vers une insuffisance rénale chronique.
Dans le rein post-ischémique, l’hyaluronan (HA), un glycosaminoglycan omniprésent dans la matrice extracellulaire, s’accumule dans le cortex et dans la médullaire externe. Son principal récepteur, le CD44, est également surexprimé dans le rein post-ischémique, et plus particulièrement au niveau des cellules tubulaires et inflammatoires. Etant donné que l’interaction entre l’HA et le CD44 semble être impliquée dans la réponse inflammatoire post-ischémique, notre projet avait pour but de déterminer le rôle de l’HA dans la physiopathologie de l’IR rénale.
Dans un premier temps, nous avons émis l’hypothèse que l’accumulation d’HA dans le rein post-ischémique était responsable d’effets délétères et qu’interférer avec sa synthèse pourrait diminuer le développement de lésions sévères et des phénomènes inflammatoires associés. Pour ce faire, nous avons utilisé le 4-méthylumbelliferone (4-MU), une molécule qui interfère avec la synthèse de l’HA. Ainsi, des souris C57BL/6 ont reçu de la nourriture contenant le 4-MU et, au terme du traitement, ont été soumises à une procédure d’IR rénale et euthanasiées à 2 ou 30 jours post-ischémie. Au terme de l’étude, les résultats obtenus ont démontré que la réduction de l’accumulation d’HA dans le rein post-ischémique pourrait protéger le rein contre les dommages liés à l’IR.
Afin d’approfondir la validation de notre hypothèse, nous avons utilisé des souris Hyal1-/- et Hyal2-/-. En effet, HYAL1 et HYAL2 étant les deux principales hyaluronidases responsables de la dégradation de l’HA dans les tissus somatiques, nous avons postulé que ces animaux pourraient présenter une accumulation d’HA dans le rein post-ischémique qui soit supérieure à celle observée chez les souris wild type (WT). Par conséquent, ces animaux pourraient développer une réponse inflammatoire exacerbée et des lésions rénales plus importantes. Avant de poursuivre dans cette voie, une étape préliminaire a consisté à caractériser le phénotype rénal de ces souris en conditions physiologiques. Nous avons démontré que HYAL1 et HYAL2 ne sont pas nécessaires pour assurer la fonction rénale en conditions physiologiques mais que les deux types de souris knockout (KO) présentent des concentrations d’HA plasmatique et intrarénal supérieurs à ceux mesurés chez les souris WT. En effet, les souris Hyal1-/- présentent une accumulation d’HA dans les cellules tubulaires proximales du cortex alors que l’accumulation se situe exclusivement dans la matrice extracellulaire de toutes les zones du rein chez les souris Hyal2-/-. En conclusion, cette partie du projet a permis de démontrer que HYAL1 est responsable de la dégradation intracellulaire de l’HA dans le cortex alors que HYAL2 est requise pour la dégradation de l’HA extracellulaire dans tout le rein. Ensuite, nous avons soumis ces souris KO à la procédure d’IR rénale et nous les avons euthanasiées à 2, 7 et 30 jours post-ischémie. Les résultats ont démontré que la déficience en HYAL1 ou HYAL2 mène à une accumulation accrue de l’HA dans le rein post-ischémique avec, comme conséquence, une réponse inflammatoire exacerbée, des dommages tubulaires plus importants et une accentuation du développement de la fibrose. Selon les résultats obtenus avec la chromatographie d’exclusion, ces événements pourraient être mis en rapport avec le fait que les souris Hyal1-/- et Hyal2-/- présentent une plus grande quantité d’HA de bas poids moléculaire dans le rein post-ischémique en comparaison des souris WT.
En conclusion, ce projet a permis de démontrer que l’HA joue un rôle significatif dans la physiopathologie de l’IR rénale, vraisemblablement de par son interaction avec le CD44. En effet, l’interaction entre l’HA et le CD44 mène au déclenchement de processus inflammatoires et à la progression vers la fibrose. De plus, nous avons également démontré que les hyaluronidases HYAL1 et HYAL2 assurent des rôles distincts dans le catabolisme de l’HA intra-rénal et que ces enzymes semblent jouer un rôle "protecteur" au cours de l’IR rénale. Enfin, nous avons démontré qu’interférer au niveau de la cascade de l’HA semble être une approche prometteuse pour diminuer les lésions consécutives à l’IR rénale et diminuer la progression vers l’insuffisance rénale chronique.

la date de réponse	8 mars 2016
langue originale	Anglais
L'institution diplômante	Universite de Namur
Superviseur	Nathalie Caron (Promoteur)