Etude des mécanismes de compétition entre glycation et carbamylation des protéines dans un modèle murin de diabète et d'insuffisance rénale chronique

competition mechanisms between protein glycation and carbamylation in a diabetic and chronic kidney failure murine model

• Auteur / Autrice : Camille Nicolas
• Direction : Christine Piétrement
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 19/09/2017
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Matrice Extra-cellulaire et Dynamique Cellulaire (MEDYC) (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Gillery
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Piétrement, Frédéric Tessier, Fatouma Touré-Diabira
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Denis Morin, Jean-Paul Cristol

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diabètes

Biologie moléculaire

Insuffisance rénale chronique

Mots clés libres

Glycation

Carbamylation

Diabète

Insuffisance rénale chronique

Glycation

Carbamylation

Diabetes mellitus

Chronic renal failure

Résumé

La glycation et la carbamylation sont deux modifications post traductionnelles non-enzymatiques qui participent au vieillissement moléculaire des protéines. Ces réactions qui peuvent être amplifiées dans certains contextes pathologiques, comme le diabète et l'insuffisance rénale chronique (IRC) consistent en la fixation de métabolites simples sur les groupements aminés des protéines. Ces réactions peuvent donc entrer en compétition pour la modification des protéines. Pour étudier ce phénomène, des situations de compétition ont été reproduites in vitro (incubation d’albumine en présence de glucose et/ou urée ou cyanate) et in vivo (modèles de souris diabétiques avec IRC et diabétiques alimentées en cyanate) puis différents marqueurs de glycation et de carbamylation ont été quantifiés. Les résultats ont montré l’existence d’un phénomène de compétition réciproque in vitro dans la plupart des conditions testées alors qu’in vivo, seule la carbamylation présentait un effet compétiteur. Par exemple, les taux d’HbA1c étaient significativement (p<0,05) diminués de 42% dans le groupe de souris diabétiques avec IRC par rapport aux souris diabétiques. Cet effet compétiteur en faveur de la carbamylation a également été retrouvé au niveau tissulaire sur des échantillons d’aorte et de peau. Ces résultats démontrent l’existence de ce phénomène de compétition qui doit être dorénavant pris en compte lors de l’étude du rôle de ces modifications en physiopathologie, de même que lors de l’utilisation des produits de glycation dont l’HbA1c comme marqueurs de l’équilibre glycémique chez des patients diabétiques et insuffisants rénaux.

Glycation and carbamylation are two non-enzymatic post-translational modifications that are enhanced in common ageing pathologies: glycation in diabetes and carbamylation in chronic kidney disease (CKD), both diseases prone to molecular aging acceleration. They are characterized respectively by the addition of sugars (for glycation), or isocyanic acid produced by urea decomposition (for carbamylation), on the same binding sites of amino groups on proteins, and thus can compete and interfere. We reproduced competition situations both in vitro and in vivo and measured the glycation products (furosine, fructosamines, carboxymethyllysine, HbA1c) and the carbamylation products (homocitrulline, carbamylated hemoglobin). In vitro, albumin was incubated with glucose, urea or cyanate in different conditions. In vivo CKD was induced (or not) in diabetic (db/db) or non-diabetic mice by subtotal-nephrectomy for 5 weeks, or cyanate was administrated for 6 weeks to diabetic or not mice to amplify carbamylation. After 3 weeks of albumin incubation a reciprocal inhibition of 30% was evidenced. In vivo HbA1c was decreased by 42% and 34% (p<0,05) in CKD-diabetic mice and cyanate-diabetic mice respectively compared to diabetic mice. This competitive effect that favors carbamylation in vivo has been showed on tissue markers (aorta, skin). This competitive effect highlighted by our results must be considered in future studies concerning the consequences of non-enzymatic post-translational modifications and in the clinical use of glycemic markers in diabetic patients with CKD.