[Rôle du sytème calpaïne /calpastatine dans le remodelage cardiovasculaire]

Role of the system of calpain/calpastatin in cardiovascular remodeling

• Auteur / Autrice : Feng Wan
• Direction : Serge Adnot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiopathologie
• Date : Soutenance le 21/10/2013
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Analyse du Risque dans les Systèmes de Soins Complexes (Créteil)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Dubois-Randé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rozenn Quarck, Barnabas Gellen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Geneviève Derumeaux, Laurent Baud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Infarctus du myocarde

Mots clés libres

Calpastatine

Calpaïne

Remodelage cardiovasculaire

Inflammation

Calpastatin

Calpain

Cardiovasuclar remodeling

Inflammtion

Résumé

Rôle du Système de calpaïne/calpastatine dans l'hypertension pulmonaire induite par l'hypoxie chez la souris. Les souris calpaïnes knockout ont montré des effets protecteurs dans l'hypertension pulmonaire (HP) induite par l'hypoxie. Cependant, le modèle animal avec une surexpression de calpastatine (cast) n'a jamais été étudié. Notre objectif est d'utiliser des souris transgéniques CMV-cast qui surexpriment constitutivement la calpastatine intracellulaire sous le contrôle du promoteur CMV dans tous les types cellulaires pour étudier les effects de la calpaïne intracellulaire. Nous utilisons aussi des souris transgéniques CRP-cast qui surexpriment la calpastatine extracellulaire sous le contrôle du promoteur CRP (protéine C-réactive) pour étudier les effets de la calpaïne extracellulaire. Finalement, nous examinons les effets d'un traitement avec le PD150606, inhibiteur de calpaïne, chez des souris C57BL/6j (WT) hypoxiques et SM22-5HTT+ qui dévélopent l'HP spontanément. Nous avons constaté que les protéines calpaïne et calpastatine sont augmentées immédiatement dans un état hypoxique. Les calpaïnes ont ensuite culminé le jour 8 et sont restées élevées jusqu'au jour 18 chez les souris WT hypoxiques, alors que la calpastatine a augmenté du jour 1 au jour 3, retournant au niveau basal jusqu'au jour 18. Les activités des calpaïnes intra- et extra-cellulaires ont augmenté progressivement pour atteindre un sommet au jour 8, restant aux niveaux élevés jusqu'au jour 18 chez les souris WT hypoxiques. En utilisant l'immunofluorescence, nous avons constaté que l'augmentation des calpaïnes sont principalement colocalisés avec les CML vasculaires pulmonaires (α-SMA+). Cependant, chez la souris CMV-cast, la surexpression de la calpastatine a atténué le développement d'HP. Chez les souris CMV-cast hypoxiques les niveaux de calpastatine sont restés plus élevés que ceux des souris WT à tous les moments de l'hypoxie. Les niveaux de calpastatine plus élevés chez les souris CMV-cast ont empêché de manière significative une augmentation des niveaux de protéines calpaïnes et des activités intra- et extra-cellulaires de la calpaïne au cours de l'hypoxie. Les résultats d'immunofluorescence également ont confirmé que moins de calpaïnes colocalisent avec les CML vasculaires pulmonaires (α-SMA+) chez la souris CMV-cast. Après 18 jours hypoxie, CRP-cast mice ont attenué le développement d'HP. En outre, cette surexpression a montré des effets similaires par rapport à celle intracellulaire. Cependant, le PD150606 a eu que des effets supplémentaires chez les souris WT hypoxiques par rapport aux souris CMV-cast et CRP-cast hypoxiques. Chez les souris SM22-5HTT+, les niveaux de calpastatine, de calpaïnes ainsi que des activités intra- et extra-cellulaires de la calpaïne ont été significativement augmentés dans les poumons. Le PD150606 n'a pas modifié les niveaux de calpastatine, mais il a diminué de manière significative des calpaïnes ainsi que des activités intra- et extra-cellulaire de calpaïne. Les niveaux de calpastatine et des calpaïnes ont également paru augmentées dans les vessaux pulmonaires remodelés chez les patients atteints de maladie pulmonaire chronique par rapport à ceux nonremodelés. En résumé, nos résultats indiquent un nouveau rôle des calpaïnes extracellulaires dans la prolifération des CML-AP dans l'HP. Les stratégies d'inhibition des calpaïnes extracellulaires sembleraient être une stratégie thérapeutique dans le traitement de la progression de l'HP.

Targeting the Calpain/Calpastatin System to Protect against Hypoxia-induced Pulmonary Hypertension in Mice. Calpain knockout mice exhibited protective effects against hypoxia-induced PH. Our aim was to study the role of the calpain/calpastatin system on PH development in mice. To this end, we used mice ubiquitously overexpressing intracellular calpastatin (cast) under the control of a CMV promoter (CMV-cast) to explore the effects of intracellular calpains. We also used mice overexpressing extracellular calpastatin under the control of a CRP (C-reactive protein) promoter (CRP-cast) to explore the effect of extracellular calpains. Finally, we examined the effects of treatment with PD150606, an inhibitor of calpain, in WT mice exposed to hypoxia and in SM22-5HTT+ mice with spontaneous PH. During time-course of hypoxia, we found that calpain and calpastatin protein levels increased immediately after hypoxic exposure. Calpain protein levels then peaked on day 8 and remained elevated until day 18 in hypoxic WT mice; however, calpastatin protein levels increased from day 1 to day 3, and returned to basal level until day 18. Both intra- and extra-cellular calpain activities were upregulated gradually and peaked on days 8, and still markedly remained in high levels until day 18 in hypoxic WT mice. By using immunofluorescence, we found that increased calpains were predominantly colocalized with α-SMA positive pulmonary vascular SMCs. In CMV-cast mice, intracellular calpastatin overexpression successfully attenuated PH development. In CMV-cast mice, calpastatin protein levels remained higher than those in WT mice at all time points of hypoxia. The higher calpastatin protein levels in CMV-cast mice did significantly prevent an increase in calpain protein levels and calpain intra- and extra-cellular activities during hypoxia. After 18 days hypoxia, CRP-cast mice exhibited less PH severity. Moreover, extracellular calpastatin overexpression showed similar effects as intracellular calpastatin overexpression. Treatment with PD150606 induced an additional protective effect in hypoxic WT mice but not CMV-cast and CRP-cast mice. In SM22-5HTT+ mice, lung calpastatin and calpain proteins as well as calpain intra- and extra-cellular activities were significantly increased. PD150606 did not alter lung tissue calpastatin. However, it significantly decreased calpain protein levels as well as calpain intra- and extra-cellular activities. In summary, our present results demonstrate that calpain inhibition prevents PH development. Either increasing extracellular calpastatin or increasing both extra- and intra-cellular calpastatin is efficient to attenuate PH. Treatment with PD150606 which inhibits both extra- and intra-cellular calpain activities may be useful in teh setting of PH.