Développement vasculaire rénal in vivo et ex vivo : vers la bio-ingénierie rénale

par Olivier Niel

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Andreas Schedl.

Soutenue le 29-05-2014

à Nice , dans le cadre de École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) , en partenariat avec Institut de biologie Valrose (laboratoire) .

Le président du jury était Georges Deschênes.

Le jury était composé de Andreas Schedl, Georges Deschênes, Denis Morin, Étienne Bérard.

Les rapporteurs étaient Georges Deschênes, Denis Morin.


  • Résumé

    Chez la souris, la néphrogenèse débute par l'apparition du blastème metanéphrogène à 9.5 dpc. Une transition mésenchymo-épithéliale, comportant 5 étapes, débute a 11.5 dpc et aboutit au rein mature, composé de 3 structures : glomérules, tubules, et capillaires glomérulaires. Les étapes initiales du développement rénal peuvent être récapitulées en culture ex vivo; toutefois, l'organogenèse terminale et la maturation rénale sont incomplètes, et les structures rénales obtenues ex vivo ne sont pas fonctionnelles. Une étude du développement vasculaire in vivo au cours du développement rénal montre une angiogenèse (cellules Pecam-1 positives) et une vasculogenèse (cellules VEGFR-1 positives) précoces, dès 10.5 dpc. Une analyse quantitative par qRT-PCR confirme le rôle de Hif1α et VEGF dans la vasculogenèse rénale. En outre, la voie PGC1α, inductrice de VEGF indépendante de HIF, est activée en conditions hypoxiques. Pour améliorer le développement vasculaire rénal ex vivo, nous proposons un modèle de culture avec micro-perfusion rénale. L'étude morphologique par immunofluorescence des reins après culture micro-perfusée montre une survie tissulaire normale (TUNEL), et une intégrité anatomique (Néphrine, Cytokératine, WT1), en particulier vasculaire (Pecam-1). Une perfusion de vivo-morpholinos WT1 aboutit à une perte d'expression de WT1, confirmant le caractère fonctionnel de notre modèle. En conclusion, nous montrons le rôle précoce de l'angiogenèse et de la vasculogenèse au cours du développement rénal ; nous identifions le rôle de PGC1α dans la vasculogenèse rénale en conditions hypoxiques, et nous proposons une nouvelle technique de culture rénale ex vivo.

  • Titre traduit

    In vivo and ex vivo analysis of vascular development in kidneys : towards renal bio-engineering


  • Résumé

    In mice, nephrogenesis starts with the formation of the metanephric mesenchyme, at e9.5 dpc. A mesenchymal epithelial transition, consisting of 5 steps, starts at e11.5 dpc, and leads to a mature kidney, composed of 3 main structures: glomeruli, tubules, and capillaries. The initial steps of renal development can be recapitulated ex vivo; however, terminal organogenesis and maturation are impaired, and the explants are not functional. A study of vascular development in vivo during renal development shows that angiogenesis (Pecam-1 positive cells) and vasculogenesis (VEGF-R1 positive cells) occur early, at e10.5 dpc. A quantitative analysis, by qRT-PCR, shows that Hif1α and VEGF play a major role in renal vasculogenesis. Moreover, the PGC1α signaling pathway, a HIF independent VEGF inductor, is activated under hypoxic conditions. To improve ex vivo vascular development, we propose a novel culture technique, with micro-perfusion of the explant. A morphologic analysis of the kidneys obtained by micro-perfused cultures shows no apoptosis (TUNEL), a conserved parenchymal structure (Nephrin, Cytokeratin, WT1), and a proper vascular development (Pecam-1). A micro-perfusion of WT1 vivo-morpholinos leads to a decrease in WT1 expression, thus validating our model. In conclusion, we showed the early role of angiogenesis and vasculogenesis in renal development, we analyzed PGC1α role in hypoxic kidney cultures, and we proposed a novel kidney culture model.

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