MiRNAs in kidney disease

par Theofilos Papadopoulos

Thèse de doctorat en Pharmacologie

Sous la direction de Joost-Peter Schanstra et de Julie Klein.

  • Titre traduit

    MiRNAs dans la maladie rénale


  • Résumé

    Les microARNs sont reconnus comme des régulateurs essentiels de l'expression des protéines. Des anomalies dans leur fonction sont associées au développement de nombreuses pathologies.tiel des microARNs en tant que biomarqueurs ou cibles thérapeutiques dans une grande variété de pathologies. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié :1) L'association des microARNs urinaires avec l'évolution de la maladie rénale chronique (MRC) chez l'adulte. La prévalence de la MRC est actuellement estimée à 5-10% de la population et est en constante augmentation. La détection précoce et l'identification de patients ayant une MRC progressant rapidement vers l'insuffisance rénale sont la clé pour une meilleure prise en charge de ces patients. Actuellement les outils non-invasifs comme l'albuminurie ou l'estimation du débit de filtration glomérulaire manquent de précision. Dans notre travail, nous avons tenté d'identifier les modifications urinaires des microRNAs afin d'identifier de nouveaux biomarqueurs non-invasifs associés à la progression de la MRC. Nous avons analysé les modifications des microARNs urinaires par séquençage à haut débit dans des échantillons d'urine de 70 patients atteints de MRC et corrélé leurs profils d'expression à la progression de la maladie. Cela a amené à l'identification de 25 microARNs urinaires (pvalue ajustée <0.05) potentiellement associés à la progression de la MRC. Parmi ceux-là, quatre microARNs (hsa-miR-34c-5p, hsa-miR-410-3p, hsa-miR-301b-3p, and hsa-miR-145-5p) ont été sélectionnés pour être validés dans une cohorte indépendante de 52 patients atteints de MRC. L'augmentation de l'abondance urinaire de hsa-miR-145-5p a été confirmée comme étant associée à la progression de la MRC. Des analyses in vitro de l'effet de l'inhibition de hsa-miR-145-5p dans les cellules rénales ont mis en évidence que ce microARN semblait être impliqué dans le processus de nécrose. En conclusion, cette étude nous a permis d'identifier hsa-miR-145-5p comme Ainsi, de nombreuses études s'intéressent au potenmarqueur potentiel de la progression de la MRC. 2) La présence de microARNs urinaires associés à la néphropathie obstructive, une maladie fréquemment rencontrée chez les enfants qui peut conduire, dans les cas graves, à l'insuffisance rénale précoce. Dans cette étude, nous avons utilisé la biologie des systèmes et avons combiné des données microARN et ARNm de néphropathie obstructive humaine et animale pour obtenir des informations sur les mécanismes possibles impliqués dans cette maladie. En particulier, nous avons étudié simultanément le miRNome urinaire de nourrissons présentant une obstruction de la jonction pyélo-urétérale et le miRNome et le transcriptome tissulaire rénal chez la souris dans le modèle animal d'obstruction urétérale unilatéral (OUU) partiel et néonatal. Plusieurs centaines de microARNs et d'ARNms étant modifiés, la combinaison des microARNs des deux espèces avec les ARNms cibles associés a permis de sélectionner les 5 microARNs et 35 ARNms les plus fortement associés à la néphropathie obstructive. Une validation in vitro et in vivo a mis en avant que let-7a-5p et miR-29-3p ainsi que deux nouvelles cibles potentielles, l'E3 ubiquitin-protein ligase (DTX4) et neuron navigator 1 (NAV1) étaient dérégulées au cours de cette pathologie. Cette étude est la première à corréler le modèle animal d'OUU partiel et néonatal avec l'obstruction pyélo-urétérale chez l'Homme dans une analyse intégrée de biologie des systèmes. Nos résultats ont révélé let-7a et miR-29b en tant que molécules potentiellement impliquées dans le développement de la fibrose dans la néphropathie obstructive via le contrôle de DTX4 chez l'homme et la souris, ce qui n'aurait pas été identifiable autrement.


  • Résumé

    MicroRNAs are now recognized as key players in the regulation of proteins and any abnormality in their function is a cause for pathway instability, leading to pathological conditions. Numerous reports from a variety of pathologies provide new data about microRNAs function, their targets and their potential as biomarkers and possible ways to control microRNAs' expression for potential therapeutic purpose. A number of reports also connect microRNAs with pathological conditions in the kidney and point to the use of microRNAs as biomarkers for diagnosis and prognosis of kidney disease in blood, serum, tissue and urine samples. In this thesis, we researched:1) A possible role of the microRNAs in the progression of adult chronic kidney disease (CKD), a disease representing a global burden with the tendency to rise worldwide. Progression of CKD is still very hard to detect non-invasively with the currently used clinical tools (eGFR and albuminuria). In our work we studied alterations of the level of the microRNAs in human urine samples of patients with fast or slow progression of CKD, in order to identify new potential biomarkers for non-invasive progression of CKD. Using Next Generation Sequencing, we analyzed urinary microRNA modifications in urine samples of 70 patients with established CKD and correlated their expression profiles to disease progression. This lead to the identification of 25 urinary microRNAs significantly associated to CKD progression (adjusted pvalue<0.05). Among those, four microRNAs (hsa-miR-34c-5p, hsa-miR-410-3p, hsa-miR-301b-3p, and hsa-miR-145-5p) were selected for validation in an independent cohort of 52 patients with CKD. Increased urinary abundance of hsa-miR-145-5p was confirmed to be associated to progression of CKD. In vitro exploration of the effects of hsa-miR-145-5p inhibition in human kidney cells showed that the microRNA seemed to be involved in necrotic processes. In conclusion we have identified hsa-miR-145-5p as potential urinary microRNA marker of CKD progression. 2) The identification of microRNAs associated to obstructive nephropathy, a frequently encountered disease in children that can lead, in severe cases, to end stage renal disease (ESRD). In this study we used a comprehensive system biology analysis in which we combined micro- and mRNA data from human and animal obstructive nephropathy to obtain information on possible mechanisms involved in this disease. In particular, we have studied in parallel the urinary miRNome of infants with ureteropelvic junction (UPJ) obstruction and the kidney tissue miRNome and transcriptome of the corresponding neonatal partial unilateral ureteral obstruction (UUO) mouse model. Several hundreds of microRNAs and mRNAs displayed changed abundance during disease. Combination of microRNAs in both species and associated mRNAs let to the prioritization of 5 microRNAs and 35 mRNAs associated to disease. In vitro and in vivo validation identified consistent dysregulation of let-7a-5p and miR-29-3p and new potential targets, E3 ubiquitin-protein ligase (DTX4) and neuron navigator 1 (NAV1). Our study is the first to correlate a mouse model of neonatal partial UUO with human UPJ obstruction in a comprehensive systems biology analysis. Our data revealed let-7a and miR-29b as molecules potentially involved in the development of fibrosis in UPJ obstruction via the control of DTX4 in both man and mice that would not be identified otherwise.


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2016 par Université Paul Sabatier [diffusion/distribution] à Toulouse

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  • Sous le titre : MiRNAs in kidney disease
  • Détails : 1 vol (181 p.)
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