Transport du fer dans le rein : role physiologique et physiopathologique dans la régulation de la synthèse d'érythropoïétine

• Auteur / Autrice : Boualem Moulouel
• Direction : Carole Beaumont, Karim Zoubida
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Néphrons

Hémochromatose

Homéostasie

Fer

Rein

Inhibiteurs de prolyle hydroxylases

Hepcidines

Érythropoïétine

Résumé

Erythropoietin, the erythropoiesis regulating hormone, is mainly synthesized by renal interstitial fibroblatsts. This synthesis is under the control of the transcription factor HIF2a, which is regulated by the prolylhydroxylase PHD2. The optimum activity of PHD2 requires simultaneous availability of oxygen and iron. It is now clear that, under hypoxia or defective erythropoiesis, PHD2 activity is repressed and HIF2a is stabilized leading to the stimulation of erythropoietin (EPO) gene expression. However, little is known about the implication of iron and hepcidin in this regulation mechanism. Hepcidin is- a little peptide first known as antimicrobial but also considered today as the pivotai regulator of iron homeostasis. It decreases plasma iron by reducing its intestinal absorption and release from spleen and liver macrophages. Plasma hepcidine mainly originates from the liver but recent reports indicate that it is also locally synthesized in other organs including the kindney, suggesting a role for hepcidin in the regulation of renal iron content and therefore in the regulation of renal EPO synthesis. The study of hemochromatosis model Hepc-/-, revealed an iron overload in the kidney, especially in the medullar region. Colocalization studies, with specific markers of different tubular sections, showed that iron accumulates in the thick ascending Limb of the Henle's loop (TAL). By electron microscopy, we observed iron deposits not only in tubular cells but also in interstitial fibroblasts, responsible for EPO synthesis. The study of the regulation of iron transporters (DMT1, TfR1 and FPN) and trans-epithelial iron transport in tubular TAL and OK cell lines revealed that DMT1 plays an important role in the Hepc-i- renal iron overload phenotype. These results allowed us to evidence a local, hepcidin dependent, iron homeostasis regulation in the kidney. Using several models in with variable iron status, liver and kidney hepcidin and EPO expression in the kidney (Phlebotomy, iron restricted diet ,systemic and renal inflammation), we show that hepcidin by regulating renal iron content plays an important role in the modulation of EPO response. In vitro studies on renal EPO producing cells (REPC) suggest that the expression of this hormone is negatively regulated by intracellular iron content. Our results, taken together, suggest that hepcidin, by regulating iron transepithelial transport ir the distal nephron, could exert a control on EPO production in interstitial fibroblasts.

L'érythropoïétine, hormone régulatrice de l'érythropoïèse, est synthétisée principalement par les fibroblastes rénaux interstitiels. Cette synthèse est sous le contrôle du facteur de transcription HIF2a dont l'abondance protéique est régulée par une prolylhydroxylase (PHD2). L'activité optimale de PHD2 nécessite la présence simultanée d'oxygène et de fer. Il est maintenant démontré que dans des conditions d'hypoxie ou de défaut d'érythropoïèse, PHD2 est inhibée et HIF2a est stabilisé aboutissant ainsi à une stimulation de la transcription du gène codant pour l'érythropïétine (EPO). Cependant, très peu de données existent concernant l'implication du fer et de l'hepcidine dans ce processus. L'hepcidine est un petit peptide hyposidérémiant qui est considéré comme le pivot de l'homéostasie du fer. Elle est d'origine principalement hépatique mais elle est également synthétisée par le rein, ce qui suggère sa participation à l'homéostasie rénale du fer. Notre objectif à travers ce travail était d'explorer le métabolisme du fer dans le rein et sa régulation par l'hepcidine ainsi que les mécanismes par lesquels le contenu rénal en fer peut jouer un rôle dans la régulation de l'EPO rénale. Dans le modèle d'hémochromatose Hepc-i-, nous avons mis en évidence une surcharge martiale dans le rein, particulièrement marquée dans la médullaire rénale. Des études de colocalisation avec des marqueurs spécifiques des différents segments du néphron ont montré que le fer s'accumule au niveau de la branche large ascendante de l'anse de Henle (TAL). Des dépôts de fer ont été observés par microscopie électronique dans les cellules tubulaires mais aussi dans les fibroblastes rénaux responsables de la synthèse de l'EPO. L'étude de la régulation des transporteurs DMT1, TFR1 et FPN et du transport trans-épithélial dans des lignées tubulaires rénales TAL (Thick Ascending Limb) et OK (Oppossum Kidney) a révélé un rôle important de DMT1 dans le phénotype de surcharge rénale en fer observé dans le modèle Hepc-/-. Ces résultats nous ont permis de mettre en évidence une régulation locale du contenu rénal en fer par l'hepcidine. A travers l'étude des niveaux d'expression de l'EPO dans le rein et de l'hepcidine hépatique et rénale dans des modèles de phlébotomie, de régimes variés en fer et d'inflammation systémique et locale, nous montrons que l'hepcidine, en régulant le contenu rénal en fer, joue un rôle important dans la modulation de la réponse en EPO. Des études in vitro sur des fibroblastes rénaux producteurs d'EPO, ont montré que l'expression de cette hormone est négativement régulée par le contenu intracellulaire en fer. Nos données indiquent que l'hepcidine, en régulant le transport transépithélial du fer dans le néphron distal, peut exercer un contrôle sur la production d'EPO par les fibroblastes interstitiels.