Rôle de galectine-3 dans la dysfonction cardiaque après agression rénale aiguë

Role of galectin-3 in cardiac dysfunction after acute kidney injury

• Auteur / Autrice : Mathilde Prud'homme
• Direction : Alain Cohen-Solal, Matthieu Legrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie, oncologie et biothéraphies. Biothérapies
• Date : Soutenance le 16/03/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Marqueurs cardiovasculaires en situation de stress (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Alexandre Hertig
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Cohen-Solal, Matthieu Legrand, Alexandre Hertig, Patrick Rossignol, Renée Ventura-Clapier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Rossignol, Renée Ventura-Clapier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Galectine -3

Syndrome cardiorénal

Fibrose

Coeur

Insuffisance cardiaque

Mots clés libres

Agression rénale aiguë

Dysfonction cardiaque

Galectin-3

Acute kidney injury

Cardiac dysfunction

Fibrosis

Résumé

Le Syndrome Cardio-Rénal de type 3 (SCR-3) désigne une insuffisance cardiaque aiguë (ICA) secondaire à une agression rénale aiguë (ARA). La physiopathologie du SCR-3 est complexe et encore très mal comprise. L’objectif de ce travail de thèse est de mettre en évidence le rôle de la Galectine-3 (Gal-3), protéine impliquée dans l’inflammation, la fibrose et le remodelage cardiaque, dans un modèle murin de SCR-3. Préalablement aux travaux impliquant le rein, nous avons mis en évidence que Gal-3 était un effecteur clé du remodelage cardiaque en réponse à un stress aigu à l'isoprénaline (Vergaro et al., 2014). Dans un modèle murin d’ischémie/reperfusion rénale (IRR) avec néphrectomie du rein controlatéral nous avons montré que l’IRR induisait une dysfonction rénale transitoire (pic de créatinine et d’urée à 24h post-IRR et retour à la normale à 72h) et une élévation précoce (à 6h) de la quantité de cytokines pro-inflammatoires au niveau plasmatique. Au niveau cardiaque, on observait une augmentation de biomarqueurs d’agression (BNP et QSOX1-mRNAs) et d'inflammation (CD68, MCP1 et Galectin-3-ARNm) dans les 72h suivant l’opération. A un temps plus tardif, 28 jours, l’IR rénale induisait une inflammation et de la fibrose cardiaque et conduisait à une dysfonction cardiaque (-10% de la fraction de raccourcissement). Pour déterminer le rôle de Gal-3 dans ce modèle, des souris WT ont été traitées avec du MCP (Modified Citrus Pectin, un inhibiteur de Gal-3) avant (J-3) ou après (J+1) l’opération, et des souris KO Gal-3 ont également été utilisées. L’inhibition pharmacologique de Gal-3 (MCP) ou génétique prévenait l’augmentation plasmatique des cytokines pro-inflammatoires, l’apparition de la fibrose et de la dysfonction cardiaques à J28 post-IRR. Dans le but de valider les résultats obtenus dans ce premier modèle et de dissocier les effets cardiaques de la dysfonction rénale nous avons effectué les mêmes analyses dans un autre modèle d’agression rénale qui n’induit pas de dysfonction rénale. Ce modèle consiste en une occlusion unilatérale de l’uretère (UUO). Les résultats obtenus confirment le modèle d’agression rénale, avec l’apparition à J28 post-UUO d’une fibrose et d’une dysfonction cardiaques. Gal-3 semblait tout autant impliquée que dans le premier modèle car son inhibition par le MCP prévenait les dommages cardiaques. Par la suite, des souris WT et KO Gal-3 ont été soumises à une greffe de moelle osseuse. Les souris WT ont été greffées avec de la moelle osseuse (BM) de KO et inversement (WTKO BM et KOWT BM). Les souris chimères ainsi obtenues n’exprimaient pas (WTKO BM) ou exprimaient (KOWT BM) Gal-3 uniquement dans les cellules issues de la moelle osseuse. Ces résultats montrent que chez les WTKO BM, avec une délétion de Gal-3 spécifique des cellules issues de la moelle osseuse, l’IRR n’induisait ni fibrose ni dysfonction cardiaque à J28. L’ensemble des résultats met en évidence l’apparition d’une agression cardiaque aiguë en réponse à une agression rénale qui conduit sur le long terme à une dysfonction cardiaque, prévenues chez les souris KO Gal-3 ou les WT traitées au MCP. Ces résultats montrent que la Galectine-3, et spécifiquement la Gal-3 provenant des cellules de la moelle osseuse (probablement les macrophages), a un rôle clé dans les dommages cardiaques après agression rénale.

The type 3 Cardio-Renal Syndrome (CRS-3) refers to an Acute Heart Failure (AHF) secondary to an Acute Kidney Injury (AKI). The pathophysiology of CRS-3 is complex and still poorly understood. The aim of this thesis is to highlight the role of Galectin-3 (Gal-3), a protein involved in inflammation, fibrosis and cardiac remodeling, in a mouse model of CRS-3.Prior to work involving the kidney, we found that Gal-3 was a key effector of cardiac remodeling in response to acute isoprenaline stress (Vergaro et al., 2014).In a murine model of renal ischemia/reperfusion (RIR) with contralateral nephrectomy we have shown that RIR induces transient renal dysfunction (peak of creatinine and urea at 24 hours post-RIR and return to normal at 72h) and an early rise (at 6h) in the amount of plasmatic pro-inflammatory cytokines. At the cardiac level, there was an increase in biomarkers of aggression (BNP and QSOX1-mRNAs) and inflammation (CD68, MCP1 and Galectin-3-mRNA) in the 72 hours following the surgery. At a later time, 28 days, renal IR induced inflammation and cardiac fibrosis and led to cardiac dysfunction (-10% of the shortening fraction). To determine the role of Gal-3 in this model, WT mice were treated with MCP (Modified Citrus Pectin, a Gal-3 inhibitor) before (J-3) or after (J+1) surgery, and Gal-3 KO mice were also used. The pharmacological inhibition of Gal-3 (MCP) or genetic, prevented the increase of plasmatic pro-inflammatory cytokines, the onset of cardiac fibrosis and cardiac dysfunction at day 28 post-RIR. In order to validate results obtained in the first model and to dissociate the cardiac effects of renal dysfunction, we performed the same analyzes in another model of renal injury that does not induce renal dysfunction. This model consists of an unilateral ureteral occlusion (UUO). The results obtained confirm the model of CRS-3, with the appearance at D28 post-UUO of cardiac fibrosis and dysfunction. Gal-3 seemed as equally involved as in the first model because its inhibition by MCP prevented heart damage.Subsequently, WT and Gal-3 KO mice were subjected to bone marrow transplantation. The WT mice were grafted with Gal-3 KO bone marrow (BM) and vice versa (WTKO BM and KOWT BM). The chimeric mice obtained did not express (WTKO BM) or express (KOWT BM) Gal-3 only in bone marrow-derived cells. These results show that in WTKO BM, with a specific Gal-3 deletion in bone marrow-derived cells, RIR did not induce fibrosis or cardiac dysfunction at D28.The overall results highlight the emergence of acute cardiac injury in response to an acute kidney injury leading at long term to cardiac dysfunction. These effects are prevented in Gal-3 KO mice or MCP treated mice. These results show that Galectin-3, and specifically Gal-3 from bone marrow derived-cells (probably macrophages), has a key role in cardiac damage after renal aggression.