Rôle de l'axe « stress du reticulum endoplasmique-hypoxia-inducible factor-1 » dans les répercussions cardiovasculaires de l'hypoxie intermittente chronique.

par Sophie Moulin

Projet de thèse en Physiologie-Physiopathogies-Pharmacologie

Sous la direction de Diane Godin-ribuot (edcsv) et de Elise Belaïdi-corsat.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Chimie et Sciences du Vivant , en partenariat avec Hypoxie et Physiopathologie cardiovasculaire et respiratoire (laboratoire) et de Recherche fondamentale (equipe de recherche) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Le syndrome d'apnée obstructive du sommeil (SAOS) est reconnu comme un facteur de risque cardiométabolique indépendant. SAOS est associé aux maladies coronariennes et au diabète de type 2. Le traitement de référence contre le SAOS, la pression positive continue (PPC), diminue la morbi-mortalité cardio-vasculaire, mais n'est pas complètement efficace pour corriger toutes les pathologies associées au SAOS. L'objectif de notre laboratoire est donc de trouver des interventions thérapeutiques ciblées comme des traitements alternatifs ou complémentaires à la PPC. Cela nécessite la caractérisation optimale des mécanismes responsables des conséquences cardiométaboliques du SAOS. Parmi les composantes du SAOS, les apnées répétées (cycles hypoxie-réoxygénation) jouent un rôle majeur. Le laboratoire HP2 a développé un modèle d'hypoxie intermittente chronique (HIC) chez les rongeurs afin de reproduire les séquences hypoxie-réoxygénation répétitives similaires à celles observées chez les patients SAOS graves. En utilisant ce modèle, nous avons observé que l'exposition chronique à l'HI conduit à des altérations cardiovasculaires semblables à celles observées dans le SAOS, telles qu'une augmentation de la sensibilité à l'infarctus du myocarde. Nous avons été en mesure d'identifier certains mécanismes physiopathologiques en cause, mais une enquête plus approfondie est obligatoire connaissant le risque cardiométabolique élevé du SAOS et sa prévalence croissante. Dans cette proposition, de nouveaux mécanismes seront explorés dans le contexte de la maladie coronarienne en utilisant un modèle de rongeur d'ischémie-reperfusion (I/R). Mon projet de thèse fait suite à celui de M2 dans lequel nous avons montré que l'HIC induisait des perturbations de l'homéostasie calcique et un stress du réticulum endoplasmique (RE), lui-même responsable d'une activité accrue du facteur de transcription HIF-1 (hypoxia inducible factor-1) et donc d'une augmentation de la taille d'infarctus. Il a pour but d'étudier précisément les mécanismes impliqués dans l'axe « stress du RE-HIF-1 » de façon à proposer des cibles thérapeutiques contre les conséquences délétères de l'HIC. Il se découpe en trois questions. Tout d'abord la première année, je déterminerai si HIF-1 peut être lui-même responsable des perturbations de l'homéostasie calcique et du stress du RE induits par l'HIC. Pour ce faire, une année de travail sera consacrée à l'étude du stress du RE (Western blot, RT-qPCR) et des perturbations de l'homéostasie calcique chez des souris partiellement déficientes pour la sous-unité HIF-1α. De façon à déterminer le rôle précis de HIF-1, nous tenterons de comprendre sur quel régulateur de l'homéostasie calcique, ce facteur de transcription peut exercer ses effets délétères. Pour ne citer qu'un exemple original, il a été montré, dans des cardiomyocytes, que les perturbations de transfert de calcium entre le RE et la mitochondrie étaient aussi induites par des modifications d'expression d'une protéine chaperonne mitochondriale, la cyclophiline D (CypD). Or, dans d'autres expériences du Dr. Elise Belaidi, l'expression de CypD est altérée chez les souris HIF-1α+/-. Donc, nous supposons que l'activation de HIF-1 par l'HIC entraine une modification de l'expression de CypD, à l'origine de perturbations calciques inter-organites. Ces altérations des échanges calciques sont délétères dans le contexte de l'I/R et peuvent également induire un stress du RE, qui dans notre contexte d'HIC, amplifierait l'activation de HIF-1. Cette deuxième année de thèse sera donc consacrée à identifier des cibles de HIF-1 pouvant jouer un rôle dans la perturbation de l'homéostasie calcique induite par l'HIC. Nous aurons donc recours aux Western-blot, RT-qPCR et à l'immunoprécipitation de chromatine. Enfin, selon les mécanismes identifiés, nous pourrons proposer des cibles thérapeutiques pour réduire la susceptibilité à l'infarctus du myocarde induite par l'HIC. Il existe en effet des inhibiteurs du stress du RE, de HIF-1 et de la CypD. Lors de cette dernière année, les techniques acquises précédemment seront utilisées pour évaluer l'impact des traitements. Par conséquent, nous proposerons des thérapies alternatives ou complémentaires à la PPC pour les patients SAOS, de façon à limiter la survenue d'événements cardiaques qui est multipliée par 2,87 lors de cette pathologie.

  • Titre traduit

    Involvement of the « endoplasmic reticulum stress-hypoxia inducible factor-1 » axis in the cardiovascular consequences of chronic intermittent hypoxia.


  • Résumé

    Obstructive sleep apnea (OSA) syndrome is recognized as an independent cardiometabolic risk factor. OSA is associated with coronary heart disease and type 2 diabetes. The gold standard treatment against OSA, continuous positive airway pressure (CPAP), decreases cardiovascular morbi-mortality but is not completely effective in correcting all OSA-associated pathologies. The laboratory objective is thus to find targeted therapeutic interventions as alternative or complementary treatments to CPAP. This requires optimal characterization of the mechanisms responsible for cardiometabolic consequences of OSA. Among the OSA components, repetitive apneas (hypoxia-reoxygenation cycles) play a major role. The HP2 laboratory has developed a rodent model of chronic intermittent hypoxia (CIH) in order to reproduce repetitive hypoxia-reoxygenation sequences similar to those observed in severe OSA patients. Using this model, we have observed that chronic exposure to IH leads to cardiovascular alterations similar to those seen in OSA, such as an increased in myocardial infarction sensitivity. We have been able to identify some pathophysiological mechanisms involved but further investigation is mandatory in view of the high cardiometabolic risk of OSA and its increasing prevalence. In this proposal, novel mechanisms will be explored in the context of coronary heart disease using an ischemia-reperfusion (I/R) rodent model. My PhD project is following on from my master project. We showed that CIH induced calcium homeostasis alterations and endoplasmic reticulum (ER) stress, itself responsible for an increased in HIF-1 (hypoxia inducible factor-1) transcription factor activity, and therefore an increase in infarct size. The project aims to study the mechanisms involved in the axis "stress RE-HIF-1" so as to provide therapeutic targets against deleterious effects of CIH. It is divided into three questions. The first year, I will determine whether HIF-1 can itself be responsible for calcium homeostasis alterations and ER stress induced by CIH. To study HIF-1 role, I will use partially deficient mice for HIF-1α. In order to determine the precise role of HIF-1, we will try to understand on which regulator of calcium homeostasis, this transcription factor may exercise its deleterious effects. To cite only one original example, it has been shown that in cardiomyocytes, calcium transfer alterations between ER and mitochondria has been also induced by expression modifications of a chaperone mitochondrial protein, cyclophilin D (CypD). However, in other experiments of Dr. Elise Belaidi, CypD expression is modified in HIF-1α+/- mice. So we suppose that HIF-1 activation by CIH causes modifications in CypD expression, leading to inter-organelle calcium alterations. These calcium exchange alterations are deleterious in I/R context and can also induce ER stress, which in our context of CIH, should amplify HIF-1 activation. This PhD second year will be devoted to identify HIF-1 targets may play a role in calcium homeostasis alterations induced by HIC. So we will use Western blot, RT-qPCR and chromatin immunoprecipitation. Finally, according to the identified mechanisms, we can suggest therapeutic targets to reduce myocardial infarction susceptibility induced by CIH. There are indeed inhibitors of ER stress, HIF-1 and CypD. During this last year, previously acquired techniques will be used to assess treatment impact. Therefore, we should propose alternative or complementary therapy to CPAP for OSA patients, so as to limit the occurrence of cardiac events which was multiplied by 2.87 in this pathology.