Les analogues de l'apéline métaboliquement stables dans le traitement de l'hyponatrémie et de l'insuffisance cardiaque après infarctus du myocarde

Metabolically stable apelin analogs in the treatment of hyponatremia and heart failure after myocardial infarction

• Auteur / Autrice : Pierre-Emmanuel Girault-Sotias
• Direction : Catherine Llorens-Cortes, Xavier Iturrioz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacologie
• Date : Soutenance le 28/03/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie (Paris ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Alain Berdeaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Berdeaux, Philippe Valet, Juliette Hadchouel, Philippe Menasché
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Valet, Juliette Hadchouel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibrose

Coeur

Insuffisance cardiaque

Diurèse

Vasopressine

Thérapeutique

Hyponatrémie

Analogues

Récepteurs

Apeline

Mots clés libres

Récepteur de l'Apéline

Analogue de l'apéline

Hyponatrémie

Vasopressine

Diurèse

Aquarétique

Insuffisance cardiaque

Fonction cardiaque

Fibrose

Remodelage

Apelin receptor

Apelin analog

Hyponatremia

Vasopressin

Diuresis

Aquaretics

Heart failure

Cardiac function

Fibrosis

Remodeling

Résumé

L'apéline, un peptide d'origine neuro-endocrine, et son récepteur (Apéline-R) sont co-localisés avec l'arginine-vasopressine (AVP) dans les neurones magnocellulaires vasopressinergiques. L'Apéline-R est aussi présent dans le rein, dans les canaux collecteurs (CC) avec le récepteur de l'AVP de type 2 (V2-R), responsable de l'effet antidiurétique de l'AVP. L'apéline et l'AVP sont régulées de façon opposée par les stimuli osmotiques pour maintenir l'équilibre hydrique de l'organisme. Les Apéline-R sont aussi exprimés dans les vaisseaux et le coeur. L'apéline-17 (K17F) exerce des effets aquarétique, vasodilatateur et inotrope positif. La demi-vie de l'apéline in vivo étant inférieure à la minute, limitant son usage thérapeutique, nous avons développé un analogue de K17F métaboliquement stable, le LIT01-196, qui se comporte comme un puissant agoniste complet de l'Apéline-R et a une demi-vie dans le plasma de 24 h contre 4,6 min pour K17F. I- Nous avons émis l'hypothèse que l'activation de l'Apéline-R par le LIT01-196 pourrait être bénéfique pour le traitement du Syndrome d'Antidiurèse Inappropriée, dans lequel l'hypersécrétion d'AVP conduit à l'hyponatrémie. Ce travail de thèse montre que le LIT01-196 a une demi-vie in vivo de 156 minutes dans la circulation sanguine après administration par voie sous-cutanée (s.c.) chez le rat. Dans une lignée de cellules immortalisées issues de cellules principales de CC, les cellules mpkCCD qui expriment l'Apéline-R, le V2-R et les canaux à eau (les aquaporines 2, AQP2), le LIT01-196 diminue la production d'AMPc induite par la dDAVP (un agoniste du V2-R) et diminue la translocation des AQP2 phosphorylées à la membrane apicale de ces cellules. Dans un modèle expérimental d'hyponatrémie induite par une perfusion continue d'AVP, le LIT01-196 administré par voie s.c bloque l'effet antidiurétique et l'augmentation de l'osmolalité urinaire induits par l'AVP, ce qui augmente la diurèse aqueuse et induit une amélioration progressive de l'hyponatrémie. Ceci suggère que l'activation de l'Apéline-R par le LIT01-196 pourrait constituer une nouvelle approche pharmacologique pour le traitement de l'hyponatrémie. II- Sachant que l'apéline via son récepteur augmente la contractilité cardiaque, tout en réduisant les résistances vasculaires, nous avons émis l'hypothèse qu'un traitement par le LIT01-196 pourrait être bénéfique pour prévenir le développement de l'insuffisance cardiaque (IC) après infarctus du myocarde (IM). L'IC après IM est associée à une mortalité élevée, malgré l'arsenal thérapeutique disponible à ce jour, elle demeure un problème majeur de santé publique. Nous avons évalué, dans ce travail de thèse, les effets d'un traitement chronique par le LIT01-196 pendant quatre semaines après un IM chez la souris sur la fonction cardiaque, l'hypertrophie et la fibrose cardiaques. Le traitement chronique par le LIT01-196 administré par voie s.c chez des souris après IM, obtenu par ligature de l'artère coronaire, améliore la fonction cardiaque de manière significative en améliorant la fonction systolique et en réduisant les volumes et diamètres du ventricule gauche (VG). Différents biomarqueurs de l'IC, mesurés par RT-PCR quantitative sont également réduits (ANF et BNP). De plus, la mesure des paramètres hémodynamiques a permis d'observer après traitement par le LIT01-196, le maintien de la pression artérielle tout en augmentant la contractilité du myocarde, en diminuant la pression intracardiaque en fin de diastole et en maintenant une pression intracardiaque en fin de systole normale. Le LIT01-196 exerce aussi des effets cardioprotecteurs en diminuant la taille de l'infarctus, l'épaisseur des parois du VG et la fibrose cardiaque. Sachant que l'hyponatrémie aggrave la mortalité chez les patients insuffisants cardiaques et que le LIT01-196 améliore l'hyponatrémie et la fonction cardiaque, l'activation de l'Apéline-R pourrait constituer une approche pharmacologique intéressante pour le traitement de l'IC.

Apelin is a peptide of neuroendocrine origin. Apelin and its receptor (Apelin-R) co-localize with arginine-vasopressin (AVP) in magnocellular vasopressinergic neurons. The Apelin-R is also localized in the kidney, in the collecting ducts with the AVP type 2 receptor (V2-R) responsible for the antidiuretic effect of AVP. AVP and apelin are conversely regulated by osmotic stimuli to maintain body fluid homeostasis. The Apelin-R is also expressed in vessels and heart. Apelin (K17F) exerts aquaretic, vasodilatory and positive inotropic effects. Since the half-life of apelin in vivo is less than one minute, limiting its therapeutic use, we developed a metabolically stable K17F analog, LIT01-196, which behaves as a potent full agonist for the Apelin-R and has a plasma half-life superior to 24 h compared to 4.6 min for K17F. We therefore hypothesized that the activation of the Apelin-R by LIT01-196 could be beneficial for the treatment of the Syndrome of Inappropriate Antidiuresis (SIAD), in which hypersecretion of AVP leads to hyponatremia. The work in this thesis shows that LIT01-196, has an in vivo half-life of 156 minutes in the bloodstream after subcutaneous administration in control rats. In a highly differentiated murine collecting duct principal cell line (mpkCCD cells), LIT01-196 decreases dDAVP (V2-R agonist)-induced cAMP production and apical cell surface expression of phosphorylated AQP2 via V2-R. In a rat experimental model of AVP-induced hyponatremia, the administration of LIT01-196 by subcutaneous route, blocks the antidiuretic effect of AVP and the AVP-induced increase in urinary osmolality, decreasing water reabsorption, increasing aqueous diuresis and resulting in a progressive improvement of hyponatremia. Our data suggest that Apelin-R activation by LIT01-196 could constitute a novel approach for the treatment of hyponatremia. Secondly, knowing that the Apelin-R is present in heart and vessels and apelin increases cardiac contractility, while reducing vascular resistance, we hypothesized that treatment with LIT01-196 could be beneficial to prevent the development of heart failure after myocardial infarction. Post-myocardial infarction heart failure is associated with excess mortality, and despite the therapeutic arsenal available to date, it remains a major public health problem. In this thesis, we evaluated the effects of chronic treatment with LIT01-196 during four weeks after myocardial infarction in mice on cardiac function, cardiac hypertrophy and fibrosis. Chronic treatment with LIT01-196 administered subcutaneously in post-myocardial infarction mice significantly improved cardiac function by improving systolic function and reducing left ventricular (LV) volumes and diameters. Various biomarkers of heart failure, measured by quantitative RT-PCR, are also reduced (ANF and BNP). In addition, the measurement of hemodynamic parameters allowed us to observe the maintenance of arterial pressure while increasing myocardial contractility, decreasing intracardiac pressure at the end of diastole and maintaining a normal intracardiac pressure at the end of systole. LIT01-196 also exerts cardioprotective effects by decreasing infarct size, the LV wall thickness and cardiac fibrosis. Since hyponatremia has been identified as a risk factor for increased morbidity and mortality in patients with heart failure and LIT01-196 improves hyponatremia and cardiac function, Apelin-R activation by an agonist could therefore constitute an original pharmacological approach for the treatment of heart failure.