Vasopressine et contrôle hydrique : contribution de la jonction neuroendocrine-vasculaire neurohypophysaire

Vasopressin and hydric regulation : contribution of the neurohypophyseal neuroendocrine-vascular junction

• Auteur / Autrice : Cassandre Bignaud
• Direction : Patrice Mollard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 30/11/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génomique Fonctionnelle (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Sylvain Richard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Mollard, Sylvain Richard, Anne Duittoz, Tatiana Fiordelisio
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Duittoz, Tatiana Fiordelisio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurohypophyse

Vaisseaux sanguins

Neurohormones

Vasopressine

Mots clés libres

Régulation hydrique

Vasopressine

Neurohormones

Système vasculaire

Imagerie cellulaire in vivo

Neurohypophyse

Hydric regulation

Vasopressin

Neurohormones

Vascular system

In vivo cellular imaging

Neurohypophysis

Résumé

L’axe hypothalamo-hypophysaire est composé de deux structures du cerveau, l’hypothalamus et l’hypophyse, reliées par la tige pituitaire. Cet axe possède un rôle majeur physiologique puisqu’il va permettre la libération d’hormones dans l’organisme et réguler des processus tels que la croissance, le développement, la reproduction ou encore le maintien homéostasique du corps. L’hypophyse est constituée de deux parties majeures distinctes : l’adénohypophyse et la neurohypophyse. La première possède des cellules endocrines qui vont permettre la libération d’hormones sous le contrôle de neurones parvocellulaires hypothalamiques tandis que la seconde va recevoir directement les terminaisons neuronales des neurones magnocellulaires hypothalamiques, permettant la sécrétion de deux neurohormones : l’ocytocine et la vasopressine. L’ocytocine sécrétée va jouer un rôle lors de la parturition, dans la production et l’éjection de lait ou encore lors d’un choc osmotique hypertonique. Quant à la vasopressine, ses deux rôles majeurs sont la réabsorption de l’eau au niveau du canal collecteur des reins et la vasoconstriction lors d’une déshydratation.La circulation sanguine est en lien direct avec l’axe hypothalamo-hypophysaire et va jouer un rôle majeur dans la capture et la distribution des hormones dans l’organisme. En effet, il existe deux plexus de réseaux denses de capillaires fenêtrés au niveau de la face externe de l’éminence médiane et du parenchyme adénohypophysaire connectés par les vaisseaux de la tige hypophysaire. De plus, au niveau de la neurohypophyse, on retrouve un plexus de capillaires fenêtrés qui vont former, avec les terminaisons neuronales, une jonction neuro-hémale, permettant ainsi la capture des neurohormones afin de les déverser dans la circulation systémique.Ma thèse a consisté à appréhender de manière générale le lien entre un système neuroendocrinien et le système vasculaire fenêtré au sein de la neurohypophyse sur un modèle de mammifère murin. En effet, j’ai cherché à savoir si et comment la sécrétion d’une hormone neurohypophysaire, comme la vasopressine, s’accompagnait de modifications au niveau de la microcirculation. J’ai donc cherché à étudier trois différents points au sein de cette jonction neuro-hémale. Premièrement, j’ai étudié l’activité basale des terminaisons à vasopressine et si la vasopressine exerçait un effet local sur ces terminaisons. Deuxièmement, j’ai étudié si une stimulation des neurones à vasopressine, par une déshydratation, avait la capacité de moduler le flux sanguin neurohypophysaire et si, des péricytes – cellules murales contractiles – intervenaient dans cette régulation du débit sanguin. Troisièmement, j’ai entrepris de développer un biosenseur fluorescent sensible à la vasopressine permettant de suivre en temps réel la sécrétion de vasopressine.Mes résultats ont montré que l’activité des terminaisons à vasopressine dans la neurohypophyse était modulée par la vasopressine elle-même, créant un rétrocontrôle positif médié par le récepteur à la vasopressine V1a et le récepteur à l’ocytocine. De plus, lors d’une déshydratation, bien qu’il n’y ait pas de différence dans la vitesse du flux des capillaires fenêtrés neurohypophysaire de manière globale, des différences au sein des vaisseaux pris indépendamment ont été détectées. Certains avaient leur vitesse ralentie tandis que d’autres avaient leur vitesse augmentée, le tout en ayant un flux moyen stable au sein du réseau de capillaires dans la neurohypophyse. Ces changements de vitesse étaient probablement médiés par des péricytes puisque, lors d’une stimulation de vasopressine, l’activité calcique de ces cellules augmentait, suggérant leur contraction et possiblement une vasoconstriction des capillaires. Quant au biosenseur développé, celui-ci a permis de détecter en temps réel la vasopressine in vitro, et ce dans une gamme de concentrations de neurohormones compatibles avec les valeurs estimées in vivo dans la neurohypophyse.

The hypothalamus-pituitary axis consists of two brain structures, the hypothalamus and the pituitary gland, connected by the pituitary stalk. This axis has a major physiological role since it allows the release of hormones in the body and regulates processes such as growth, development, reproduction and body homeostasis.The pituitary gland consists of two distinct major parts: the adenohypophysis and the neurohypophysis. The former possesses networks of endocrine cells that allow the release of hormones under the control of hypothalamic parvocellular neurons, while the latter directly receives neuronal terminals from hypothalamic magnocellular neurons, allowing the secretion of two neurohormones: oxytocin and vasopressin. The secreted oxytocin will play a role during parturition, in the production and ejection of milk or during a hypertonic osmotic shock. Regarding vasopressin, its two major roles are water reabsorption in kidney collecting ducts and vasoconstriction during dehydration.Bloodstream is directly linked to the hypothalamic-pituitary axis and plays a major role in the capture and distribution of hormones in the body. Indeed, there are two plexuses of dense networks of fenestrated capillaries at the level of the external face of the median eminence and the adenohypophyseal parenchyma connected by the vessels of the pituitary stalk. In addition, at the level of the neurohypophysis, there is a plexus of fenestrated capillaries which, together with hypothalamic neuronal endings, form neurohemal junctions, thus allowing the capture of neurohormones to release them into the systemic circulation.My thesis consisted in exploring the link between a neuroendocrine system and the fenestrated vascular system within the neurohypophysis in mouse models. I studied whether the secretion of a neurohypophyseal hormone, vasopressin, leads to changes in the neurohypophyseal microcirculation. To do so, I focused on three features of this neuro-hemal junction. Firstly, I studied the basal activity of the vasopressin terminals both in vivo and ex vivo, and whether vasopressin has a local effect on these terminals. Secondly, I investigated whether stimulation of vasopressin neurons by dehydration has the capability to modulate neurohypophyseal capillary blood flow and whether pericytes - contractile mural cells - are involved in this blood flow regulation. Thirdly, I developed a fluorescent vasopressin-sensitive biosensor to monitor vasopressin levels in real time.My results unveiled that the activity of vasopressin terminals in the neurohypophysis was modulated by vasopressin itself, due to a positive feedback control mediated by both vasopressin V1a and oxytocin receptors. During dehydration, although there was no difference in the overall velocity of neurohypophyseal fenestrated capillaries, there were differences within individual capillaries. Some vessels displayed decreases in red blood cell (RBC) velocities while others showed RBC velocity increases, thus leading to a stable average flow within the capillary network in the neurohypophysis. These changes in RBC velocities were most likely mediated by pericytes since upon stimulation with vasopressin, cytosolic calcium increased in pericytes, indicating their contraction and possibly vasoconstriction of the capillaries. Our developed biosensor allowed real-time detection of vasopressin in vitro, thus within a range of neurohormone concentrations compatible with the values estimated in vivo in the neurohypophysis.