Étude mécanistique de la fibrose interstitielle rénale et essai de preuve de concept thérapeutique

par François Gaillard

Thèse de doctorat en Physiopathologie

Sous la direction de Éric Thervet.

Soutenue le 30-10-2018

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....) , en partenariat avec Université Paris Descartes (1970-2019) (établissement de préparation) .

Le président du jury était Eric Daugas.

Le jury était composé de Éric Thervet, Eric Daugas, Eric Rondeau, Hélène Duez, Izabela Sumara, Pierre-Louis Tharaux, Olivia Lenoir.

Les rapporteurs étaient Eric Rondeau, Hélène Duez.


  • Résumé

    Les mécanismes responsables des lésions rénales sont multiples, initialement propres à chaque pathologie. En revanche, les processus de cicatrisation qui suivent cette agression initiale convergent fréquemment vers une réponse anti-inflammatoire, profibrosante mutilante pour l'architecture et la fonction rénale. Cette étape tardive et commune à quasiment toutes les maladies rénales constitue en-soi une fenêtre thérapeutique potentielle pour l'ensemble des patients souffrants d'insuffisance rénale chronique. Afin d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques, nous avons étudié plusieurs modèles murins de pathologie rénale à distance de la lésion initiale : un modèle de néphropathie liée à l'infection par le VIH (HIVAN), un modèle de néphropathie immune liée à la présence d'anticorps dirigés contre la membrane basale glomérulaire (NTS), un modèle de lésion tubulaire par ischémie reperfusion (IR). Ces modèles sont volontairement très différents et tous ont été étudiés à distance de la lésion initiale afin d'identifier des voies de signalisation potentiellement « génériques » impliquées dans l'installation et le maintient de la fibrose interstitielle. En se fondant sur des travaux préliminaires du laboratoire, nous avons étudié le rôle d'un facteur de transcription, le Peroxisome Proliferator Activated Receptor gamma (PPARγ) qui appartient à la famille des récepteurs nucléaires. En effet, la perte de PPARγ dans les podocytes entraine une aggravation des lésions glomérulaires à la phase aiguë causée par l'injection de sérum néphrotoxique. En réalité nous avons observé une perte de l'expression de PPARγ dans l'ensemble du parenchyme rénal dans le modèle HIVAN et à la phase tardive dans le modèle NTS. Parallèlement à cette disparition de PPARγ nous avons confirmé l'activation de 2 voies de signalisation dans les même cellules: la voie STAT3 (Signal transducer and activator of transcription 3) et la voie HIPK2 (HIPK2 homeodomain interacting protein kinase 2). Ces deux voies sont reconnues comme des acteurs majeurs des lésions rénales. Afin de tester l'effet de PPARγ sur les voies STAT3 et HIPK2, nous avons traités les animaux par un agoniste de PPARγ, la pioglitazone. En présence de ce ligand synthétique, PPARγ se fixe sur son propre promoteur et stimule sa propre transcription. Nous avons montré que le traitement par pioglitazone, restaure le contenu cellulaire en PPARγ. De plus, le traitement limite la fibrose interstitielle, limite l'infiltrat inflammatoire, réprime la voie STAT3 et la protéine HIPK2. Afin de comprendre l'effet de PPARγ sur STAT3 et HIPK2 nous avons étudié les interactions entre ces 3 partenaires in vitro dans une lignée de cellules rénales HEK. Nous avons d'abord mis en évidence une interaction physique entre les protéines HIPK2 et PPARγ. Nous avons ensuite montré que la pioglitazone augmente l'ubiquitination de HIPK2 in vitro et sa dégradation indépendamment de son activité transcriptionnelle. Ce phénomène pourrait expliquer la baisse de HIPK2 en présence de PPARγ et de pioglitazone et démontre que la quantité d'HIPK2 intracellulaire est contrôlée au niveau post-traductionnel par ubiquitination et dégradation protéasomale. Enfin, nous avons démontré que HIPK2 forme un complexe avec STAT3, y compris avec la forme phosphorylée (phospho-Ser727) de ce facteur. Dans 2 modèles (HIVAN et NTS) il semble que l'amélioration histologique soit due, au moins en partie, par une dégradation accélérée de la protéine HIPK2 en présence de PPARγ et de pioglitazone puisque la baisse marquée d'HIPK2 est obtenue sans variation de l'ARN messager. Une grande partie de l'effet anti-inflammatoire et anti-fibrosante de PPARγ serait due à l'inhibition par ce biais des actions des substrats phosphorylés par HIPK2, phospho-Ser727-STAT3 et phospho-SMAD3. (...)

  • Titre traduit

    Renal interstitial fibrosis pathways and proof of concept for therapy


  • Résumé

    Many different mechanisms are responsible for kidney lesions. However, healing processes following the first stages of kidney aggression frequently converge towards an anti-inflammatory response, fibrogenesis, architectural destruction and kidney dysfunction. Those processes, common to various kidney diseases represent, potential therapeutic targets for many patients suffering from chronic kidney disease, regardless of the initial disease. We studied several murine models of kidney disease at late stages: a model of HIV associated nephropathy (HIVAN), an immune nephropathy mediated by anti basement membrane antibodies (NTS), a model of tubular lesions induced by ischemia and reperfusion. We voluntarily chose very different models to study common signaling pathways involved in initiation and aggravation of interstitial fibrosis. Based on our preliminary data, we studied the role of a transcription factor Peroxisome Proliferator Activated Receptor gamma (PPARγ) that belongs to the superfamily of nuclear receptors. In fact, we previously reported that loss of PPARγ in podocytes aggravates acute glomerular lesions due to nephrotoxic serum injection. We observed that PPARγ was down-regulated not only in podocytes but also in the tubular and interstitial compartments in the HIVAN and NTS models. At the same time, we confirmed that 2 major signaling pathways involved in kidney lesions were activated: the STAT3 pathway (Signal transducer and activator of transcription 3) and the HIPK2 pathway (HIPK2 homeodomain interacting protein kinase 2). To test the effect of PPARγ on STAT3 and HIPK2 pathways we treated animals with a PPARγ agonist (pioglitazone). In presence of this synthetic ligand, PPARγ binds its own promoter and stimulates its own transcription. We demonstrated that pioglitazone treatment restores the cellular content in PPARγ. Moreover treatment limits interstitial fibrosis, interstitial infiltrate and represses STAT3 pathway and HIPK2 protein. To better understand the effect of PPARγ on STAT3 and HIPK2 we studied the interaction between the three proteins in vitro in the HEK cell line. First, we evidenced a physical interaction between HIPK2 and PPARγ. Second, we demonstrated that pioglitazone stimulates HIPK2 ubiquitination and degradation in vitro, independently from its transcriptional activity. That could explain HIPK2 diminution in presence of PPARγ and pioglitazone. Last we demonstrated that HIPK2 physically interacts with STAT3 including activated STAT3 (phosphorylated on the Serine727 residue). In the HIVAN and NTS models it seems that histological changes following pioglitazone treatments are partly due to accelerated degradation of HIPK2 in presence of PPARγ since HIPK2 mRNA is stable. A major part of the anti-inflammatory and antifibrosis activities of PPARγ could be mediated by an inhibition of HIPK2 kinase activity on STAT3 and SMAD3. On the contrary, we did not observe PPARγ loss in the ischemia reperfusion model. In agreement with our previous observations, we demonstrated that pioglitazone has a very moderated effect on kidney lesions in this model. In conclusion we identified PPARγ as a key player in chronic kidney lesions, repressing at least 2 canonical pathways of kidney lesions progression (HIPK2 and STAT3). That makes PPARγ a relevant therapeutic target, easily accessible to therapeutic intervention given the current use of pioglitazone in routine clinical practice. Our results highlight the importance of non-transcriptional activity of PPARγ in cellular biology. (...)

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paris Descartes-Bibliothèque électronique. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.