Role du LPA dans les pathologies rénales

The role of LPA in kidney pathologies

• Auteur / Autrice : Koryun Mirzoyan
• Direction : Jean-Sébastien Saulnier-Blache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiopathologie
• Date : Soutenance le 20/09/2017
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (Toulouse ; 2011-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Toxémie gravidique

Intestins -- Maladies

Maladies rénales

Mots clés libres

Acid lysophosphatidic

Maladies rénales chroniques

Fibrose tubulointerstitio

Insuffisance rénale aiguë

Endotoxémie

Lysophosphatidic acid

Chronic kidney diseases

Tubulointerstitial fibrosis

Acute kidney injury

Endotoxemia

Résumé

Les maladies rénales chroniques (MRC) et l'insuffisance rénale aiguë (IRA) sont des problèmes essentiels de santé publique en raison de l'augmentation continue de leur fréquence et du manque de solutions thérapeutiques contre ces maladies. L'acide lysophosphatidique (LPA) est un lysophospholipide bioactif qui induit un large éventail de réponses cellulaires par le biais de récepteurs membranaires spécifiques (LPA1 à LPA6) couplés aux protéines G. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux effets biologiques et au métabolisme du LPA dans les MRC et l'IRA. Des travaux antérieurs de l'équipe avaient montré que le LPA contribuait, via le récepteur LPA1, au développement de la fibrose tubulointerstitio (TIF) dans un modèle de MRC chez la souris : l'obstruction urétérale. Dans la première partie de la thèse nous avons étudié l'implication du LPA dans un modèle plus avancé de MRC: la néphrectomie subtotale (SNX) chez la souris. Nos travaux ont montré que 5 mois après chirurgie les souris (SNX) développaient une albuminurie massive associée à une TIF sévère et à une hypertrophie glomérulaire. Chez ces souris la concentration en LPA mesurée par chromatographie liquide en spectrométrie de masse en tandem était augmentée dans l'urine et étroitement corrélée à l'albuminurie et à la TIF. En parallèle, nous avons observé une diminution de l'expression rénale des Lipid-Phosphate Phosphatases (LPP 1, 2 et 3) responsables de l'inactivation du LPA. Nous avons également observé que l'expression rénale des récepteurs LPA1, 2, 3 et 4 était diminuée chez les souris Snx. Nous avons conclu que les effets délétères éventuels du LPA dans le développement de la MRC chez les souris SNX était vraisemblablement lié à une augmentation de sa production rénale plutôt qu'à une sensibilité accrue du rein au LPA. Des travaux antérieurs avaient montré que l'injection de LPA protégeait contre l'apparition des lésions rénales induites par ischémie/reperfusion chez la souris. Une autre étude avait montré que le LPA permettait d'atténuer l'inflammation systémique et les dommages aux organes induits par un choc septique. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié l'influence du LPA sur l'IRA induite par une endotoxémie au LPS (lipopolysaccharide) chez la souris. Nous avons observé que l'injection de LPA permettait d'atténuer l'élévation d'urée et de créatinine plasmatiques, ainsi que l'augmentation d'expression rénale de cytokines inflammatoires (IL-6, TNFa, MCP-1) induites par le LPS. Le LPA a également empêché la baisse d'expression rénale du facteur PGC1a ainsi que les altérations ultra-structurales des mitochondries rénales induites par le LPS. In vitro, le LPA atténue l'augmentation d'expression des cytokines pro-inflammatoires (TNFa et MCP-1) induite par le LPS dans les macrophages RAW264. Enfin, nos travaux ont montré que l'endotoxémie au LPS chez la souris entrainait une réduction de la concentration urinaire de LPA associée à une réduction des enzymes anaboliques LPA (autotaxine et acylglycérol kinase) et une élévation de l'expression de de LPP2, dans le cortex rénal. Nous en avons conclu que l'IRA associée à l'endotoxémie pourrait être liée, au moins en partie, à une réduction de la production rénale de LPA et, par voix de conséquence, de ses effets anti-inflammatoires protecteurs de la fonction rénale. En conclusion, notre travail montre que les variations de production rénale de LPA pourraient jouer un rôle important dans le développement des maladies rénales. L'augmentation du LPA dans les MRC favoriserait ses effets délétères (fibrose, inflammation). Sa réduction dans l'IRA réduirait ses effets anti-inflammatoires. Cibler le catabolisme LPA pourrait donc être une approche intéressante dans le traitement des maladies rénales.

Both chronic kidney diseases (CKD) with consecutive development of end stage renal disease (ESRD) and acute kidney injury (AKI) represent worrying problems for healthcare system due to its increased frequency and the lack of efficient treatments. Lysophosphatidic acid (LPA) is a bioactive lysophospholipid that elicits a wide range of cell responses (proliferation, migration, transformation, contraction etc.) through the activation of specific G protein-coupled receptors (LPA1 to LPA6). In this work we were interested in involvement of the LPA and changes in its metabolism in CKD and AKI. Previous works showed that LPA exerts pro-fibrotic activity and contributes to development of tubulointerstitioal fibrosis (TIF) after ureteral obstruction through activation of LPA1 receptors. In the first part of the thesis we were interested whether LPA signalization is involved in more advanced model of the disease. We found that 5 months after subtotal nephrectomy (SNX) mice develop massive albuminuria, TIF and glomerular hypertrophy compared to control animals. LPA concentration measured by liquid chromatography tandem mass spectrometry was increased in urine but not in plasma of animals. That increase in LPA significantly correlated with albuminuria and TIF. In addition we found a decreased renal expression of lipid phosphate phosphatases (LPP1, 2 and 3) that are responsible for the degradation of LPA by dephosphorylation. Moreover, the expression of LPA1-LPA4 receptors is down-regulated, whereas LPA5 and LPA6 are unchanged. We concluded here that the possible deleterious effect of LPA in the development of CKD in SNX mice was likely related to its increased production rather than an increased sensitivity of the kidney to LPA. Since LPA was reported previously to protect kidney damage in the course of ischemia/reperfusion injury, and that it was able to mitigate the systemic inflammation and organ damage in sepsis, we were interested in second part of the thesis to determine whether exogenous and/or endogenous LPA might protect against sepsis-associated AKI. C57BL/6 mice were treated with exogenous LPA 18:1 1 hour before being injected with the lipopolysaccharide (LPS) and AKI was analyzed after 24h. LPA pre-treatment significantly mitigated the LPS-induced elevation of plasma urea and creatinine, lessened the up-regulation of inflammatory cytokines (IL-6, TNFa, MCP-1) and completely prevented the down-regulation of peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC1a) in kidney. LPA also prevented LPS-mediated alterations of renal mitochondria ultrastructure. In vitro, pre-treatment with LPA 18:1 (10 µM) significantly attenuated LPS-induced up-regulation of the pro-inflammatory cytokines (TNFa and MCP-1) in RAW264 macrophages. In addition we found that LPS led to the reduction of urinary LPA concentration that was associated with a reduction in LPA anabolic enzymes (autotaxin and acylglycerol kinase), and an elevation in LPA catabolic enzyme (lipid phosphate phosphatase 2) expression in kidney cortex. We concluded hereby that exogenous LPA exerts protection against endotoxemia-induced kidney injury. Moreover, the observation that LPS reduces the renal production of LPA suggests that sepsis-associated AKI could be mediated, at least in part, by alleviation of the protective action of endogenous LPA. In general our work shows that LPA local metabolism is altered in both forms of kidney diseases. In course of sepsis-induced AKI LPS leads to increased local catabolism of LPA leading to low availability of the phospholipid and alleviating its protective effect whereas in advanced CKD the local catabolism of the phospholipid is decreased with subsequent increase of urine LPA that favors development of the disease. Targeting LPA catabolism can be an interesting approach in treatment of kidney diseases.