Biomarqueurs diagnostiques et pronostiques au cours de la dysfonction du greffon rénal

Biomarkers and kidney allograft dysfunction

• Auteur / Autrice : Marie-Bénédicte Matignon
• Direction : Philippe Grimbert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 13/06/2014
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil)
• Jury : Président / Présidente : José Cohen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Brouard, Philippe Lang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dany Anglicheau, Pierre Marquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Emploi en diagnostic

Maladies rénales

Mots clés libres

Transplantation renale

Biomarqueurs

Dysfonction du greffon rénal

Renal transplantation

Biomarkers

Kidney allograft dysfunction

Résumé

La transplantation rénale reste le traitement de choix du stade terminal la maladie rénale chronique. Malgré la diminution très significative de l'incidence du rejet aigu à médiation cellulaire (ACR), la survie à long terme des greffons rénaux reste relativement stable probablement à cause de l'augmentation du rejet à médiation humorale. Dans cette thèse, nous avons exploré deux objectifs de l'analyse moléculaire au cours de la transplantation rénale dont les biomarqueurs font partie intégrante : la prédiction de l'épisode de rejet aigu avant même l'apparition des lésions histologiques et l'amélioration de nos connaissances sur la physiopathologie des mécanismes immunologiques afin de pouvoir adapter le mieux possible le traitement immunosuppresseur.Dans un premier travail clinique préliminaire à la recherche de biomarqueurs, nous avons analysé dans une cohorte rétrospective de 87 patients, les facteurs de risque indépendants de perte du greffon rénal après un épisode de rejet aigu à médiation humorale (AMR) C4d positif. L'analyse par régression de Cox a retrouvé deux deux facteurs de risque : le niveau initial de dégradation de la fonction du greffon rénal et la présence concomittante d'un rejet aigu à médiation cellulaire. Dans un deuxième travail, nous avons exploré la possibilité d'utiliser des biomarqueurs non invasifs plutôt que la biopsie du greffon rénal chez des patients avec dysfonction aigue du greffon, situation à risque de dysfonction chronqiue du greffon rénal. Nous avons mesuré le niveau d'expression urinaire de 26 ARN messagers préselectionnés chez 84 transplantés rénaux avec dysfonction aigue du greffon, 32 nécrose tubulaire aigue, 26 ACR et 26 AMR Puis par une analyse discriminante suivie d'une validation croisée, nous avons découvert et validé une combinaison linéaire de six ARNm CD3e, CD105, TLR4, CD14, le facteur B du complément et la vimentine différentiant efficacement le rejet aigu de la nécrose tubulaire aigue. Cette combinaison linéaire permet d'épargner un nombre significatif de biopsies du greffon non indispensables. Puis, par la même technique, nous avons découvert et validé une nouvelle combinaison linéaire d'ARNm CD3e, CD105, CD14, CD46, et l'ARNr 18S pouvant différentier efficacement l'ACR de l'AMR. A l'avenir ces signatures pourraient diminuer le recours à la réalisation d'une biopsie du greffon puis une aide au diagnostic précoce des épisodes de rejets aigus. Dans un troisième travail, nous avons analysé le phénotype lymphocytaire B de patients transplantés rénaux traités par anticalcineurines (CNI) (N=12) et belatacept (N=13), immunosuppresseur inhibiteur de la costimulation. Les patients traités par belatacept ont une meilleure survie à long terme que ceux traités par CNI. Chez les patients traités par belatacept, nous avons retrouvé un phénotype B particulier avec une augmentation significative des lymphocytes B et des lymphocytes B transitionnels CD19+ CD24hi CD38hi et CD19+ IgDhi CD38hi CD27 potentiellement régulateurs par rapport aux patients traités par CNI. Le niveau d'expression de l'ARNm de BAFF et de BAFF-R dans les PBMCs était significativement plus bas chez les patients traités par belatacept. Nos résultats pourraient expliquer en partie les meileurs résultats cliniques observés chez les patients traités par belatacept après transplantation rénale.En conclusion, au cours de cette thèse, nous avons évalué l'intérêt des biomarqueurs, dans deux domaines, la recherche de facteurs pronostiques et diagnostiques du rejet aigu à médiation humorale par l'analyse d'une cohorte clinique et du transcriptome urinaire d'une partie de cette cohorte et l'analyse des mécanismes physiopathologiques au cours de la tolérance induite par le belatacept. Nos résultats méritent d'être confirmés dans des cohortes indépendantes de patients avant leur utilisation en pratique clinique courante et l'évaluation de leur impact sur la survie des greffons rénaux.

Kidney transplantation remains the best treatment in advanced chronic kidney disease. Acute T-cell mediated rejection (ACR) decreased significantly but long-term kidney allograft survival did not increase significantly these last ten years. Antibody-mediated rejection is probably the main part of the problem. In this work, we explored two ways of the molecular analysis of kidney transplant, including biomarkers: prediction of rejection and study of the mechanisms of immunosuppressiv agents within kidney transplantation.The first one, a preliminary clinical work, identified in a retrospective cohort of 87 for-cause biopsies with C4d positive acute antibody-mediated rejection (AMR) independant risk factors for renal allograft failure after the AMR. The Cox regression analysis identified that concurrent ACR and estimated glomerular filtration rate are independent risk factors for allograft loss. The second one explored how noninvasive tests to differentiate the basis for acute dysfunction of the kidney allograft could replace invasive allograft biopsy. We measured absolute levels of 26 prespecified mRNAs in urine samples collected from kidney graft recipients at the time of for-cause biopsy for acute allograft dysfunction. We profiled 52 urine samples from 52 patients with biopsy specimens indicating acute rejection (26 ACR and 26 AMR) and 32 urine samples from 32 patients with acute tubular injury (ATI) without acute rejection. A stepwise quadratic discriminant analysis ofmRNA measures identified a linear combination ofmRNAs for CD3e, CD105, TLR4, CD14, complement factor B, and vimentin that distinguishes acute rejection from ATI; 10-fold cross-validation of the six-gene signature yielded an estimate of the area under the curve of 0.92 (95% CI, 0.86 to 0.98). In a decision analysis, the sixgene signature yielded the highest net benefit across a range of reasonable threshold probabilities for biopsy. Next, among patients diagnosed with acute rejection, a similar statistical approach identified a linear combination ofmRNAs for CD3e, CD105, CD14, CD46, and 18S rRNA that distinguishes ACR from AMR, with a cross-validated estimate of the area under the curve of 0.81 (95% CI, 0.68 to 0.93). Incorporation of these urinary cell mRNA signatures in clinical decisions may reduce the number of biopsies in patients with acute dysfunction of the kidney allograft. In the third one, we analyzed B cell phenotype in kidney transplant recipients treated with the costimulation blocker belatacept and compared them to recipients treated with calcineurin inhibitors (CNI). Phase III clinical studies have shown that patients kidney treated belatacept exhibited a better renal allograft function and lower donor-specific anti-HLA immunization when compared to recipients treated with CNI. Thirteen patients treated with belatacept and 12 with CNI were phenotyped. In belatacept group, the frequency and absolute number of transitional B cells as defined by both phenotypes: CD19+ CD24hi CD38hi and CD19+ IgDhi CD38hi CD27-, as well as naïve B cells were significantly higher compared with CNI group. B cell activating factor (BAFF) and BAFF receptor mRNA levels were significantly lower in belatacept group than in CNI group. These results show for the first time that belatacept influences B cell compartment by favoring the occurrence of transitional B cells with potential regulatory properties, as described in operational tolerant patients. This role may explain the lower alloimmunization rate observed in belatacept-treated patients.To conclude, we evaluated biomarkers analysis within two ways, acute antibody-mediated rejection prognosis and diagnosis with a clinical cohort and urinary transcriptomic analysis and mechanisms of action of belatacept induced tolerance. Our results need to be validated in an independent cohort before to be integrated in clinical decision and evaluation of their impact on long term graft survival.