Impacte de l'inhibition de l'activité phosphatase de l'époxyde hydrolase soluble dans les calcifications cardiovasculaires.

Impact of inhibiting the phosphatase activity of soluble epoxide hydrolase in cardiovascular calcifications

• Auteur / Autrice : Hind boutheina Messaoudi
• Direction : Jérémy Bellien
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 19/12/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EnVi - Endothélium, valvulopathies et insuffisance cardiaque (Rouen ; 2012...) - Endothélium, valvulopathies et insuffisance cardiaque
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation co-accrédité : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Jaisser
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérémy Bellien, Frédéric Jaisser, Romain Capoulade, Lucie Hénaut, Margaux Van Wynsberghe
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Giuseppina Caligiuri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Insuffisance rénale chronique

Époxyde hydrolase soluble

Rétrécissement aortique

Valve de l'aorte

Calcification

Artères

Mots clés libres

Calcifications vasculaires

Rétrécissement aortique calcifié

Époxyde hydrolase soluble insuffisance rénale chronique

Insuffisance rénale chronique

Vascular calcifications

Aortic stenosis

Soluble epoxide hydrolase

Chronic renal failure

Résumé

Les calcifications cardiovasculaires, également appelées calcifications ectopiques, sont un phénomène pathologique très fréquent. Leur développement est étroitement associé au vieillissement, au diabète, à l’hypertension artérielle, à l’athérosclérose et à l’insuffisance rénale chronique. L'apparition et la progression de ces calcifications augmentent le risque d’évènements cardiovasculaires chez les patients. Il est désormais reconnu que les calcifications cardiovasculaires sont le résultat d’un processus actif conduisant à la formation de dépôts de cristaux d’hydroxyapatite, qui présente des similitudes avec le processus de minéralisation osseuse. Ces calcifications peuvent se développer dans la paroi vasculaire, notamment dans la média, où les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) se transforment en cellules ostéoblastiques, ainsi que dans la valve aortique, entraînant le développement d'un rétrécissement aortique calcifié (RAC). Malheureusement, à ce jour, aucun traitement pharmacologique ne s’avère efficace pour prévenir ou ralentir le développement des calcifications cardiovasculaires. Dans ce contexte, l'époxyde hydrolase soluble (sEH) pourrait constituer une nouvelle cible thérapeutique. La sEH, codée par le gène EPHX2, est une enzyme bifonctionnelle. Elle possède non seulement une activité époxyde hydrolase (sEH-H) dans son domaine C-terminal, mais présente également une activité lipidique phosphatase (sEH-P) dans son domaine N-terminal. Alors que de nombreuses études ont été menées sur l'activité sEH-H, conduisant au développement d'inhibiteurs pharmacologiques utilisés en clinique, peu d'informations sont actuellement disponibles concernant le rôle physiologique et pathologique de l'activité de la sEH-P. Bien qu'il ait été initialement démontré qu'elle contribue à la stabilisation de l'activité hydrolase ou à la dimérisation de l'enzyme, certaines données récentes indiquent que le sEH-P métabolise d'autres médiateurs lipidiques importants, tels que les acides lysophosphatidiques (LPAs) intracellulaires, qui sont impliqués dans un large éventail de fonctions biologiques telles que le tonus vasculaire et l’inflammation. En utilisant des approches in vitro sur des cellules humaines interstitielles valvulaires (VIC) et ex vivo sur des aortes et des valves de rat, le rôle du domaine sEH-P a été évalué dans les calcifications cardiovasculaires. Des études in vivo ont été réalisées en utilisant le modèle de rat transgénique knock-in pour la sEH-P (KI-sEH-P) afin d'évaluer l’impact de l’inhibition de cette activité dans le développement des calcifications artérielles et le développement du RAC dans un modèle d'insuffisance rénale chronique chez le rat soumis à un régime normal ou riche en phosphate.Les résultats de ces études ont montré que le sEH-P contribue au développement de la calcification vasculaire en dégradant l'inhibiteur de minéralisation, les anions pyrophosphates, dans les cellules endothéliales et en réduisant l'activation du PPAR médiée par les LPA. De plus, l'inhibition de la sEH-P a empêché la calcification de la valve aortique et ses conséquences hémodynamiques dans le modèle de rat néphrectomisé soumis à un régime riche en phosphate.En conclusion, ce travail révèle que l’activité phosphatase de la sEH est un acteur clé dans le développement des calcifications cardiovasculaires, soulignant l’intérêt de développer des inhibiteurs pharmacologiques de la sEH-P actifs in vivo comme stratégie thérapeutique potentielle pour leur traitement et ainsi l’amélioration du pronostic des patients.

Cardiovascular calcifications, also known as ectopic calcifications, are a very common pathological phenomenon. Their development is closely associated with aging, diabetes, high blood pressure, atherosclerosis, and chronic kidney failure. The appearance and progression of these calcifications increases the risk of cardiovascular complications in patients. It is now recognized that cardiovascular calcifications are the result of an active process leading to the formation of hydroxyapatite crystal deposits, which has similarities to the process of bone mineralization. These calcifications can develop in the vessel wall, particularly in the media, where vascular smooth muscle cells (VSMCs) transform into osteoblastic cells, as well as in the aortic valve, leading to the development of aortic stenosis (AS). Unfortunately, to date, no effective pharmacological treatment is available to prevent or slow the development of cardiovascular calcifications. In this context, soluble epoxide hydrolase (sEH) could constitute a new therapeutic target. sEH, encoded by the EPHX2 gene, is a bifunctional enzyme. It not only possesses an epoxide hydrolase activity (sEH-H) in its C-terminal domain, but also exhibits a lipid phosphatase activity (sEH-P) in its N-terminal domain. While numerous studies have been conducted on sEH-H activity, even leading to the clinical development of pharmacological inhibitors, little information is currently available regarding the physiological and pathological role of the sEH-P activity. Although originally shown to contribute to the stabilization of hydrolase activity or dimerization of the enzyme, some recent data indicate that sEH-P metabolizes other important lipid mediators, such as intracellular lysophosphatidic acids (LPA), which are involved in a wide range of biological functions such as vascular tone and inflammation. Using in vitro approaches on valvular interstitial human cells (VICs) and ex vivo experiments on rat aortas and valves, the role of sEH-P domain in cardiovascular calcifications was assessed. Furthermore, to determine the impact of the deletion of the sEH-P activity, in vivo studies were carried out using the knock-in sEH-P transgenic rat model (KI-sEH-P). The latter, allowed evaluating the development of arterial calcifications and AS in a model of chronic renal failure in rats subjected to a normal diet or a diet rich in phosphate.The results of this study showed that sEH-P contributes to the development of vascular calcification by the degradation of the mineralization inhibitor pyrophosphate anions in endothelial cells and by reducing LPA-mediated activation of PPAR. In addition, the inhibition of sEH-P prevents aortic valve calcification and its hemodynamical consequences in nephrectomized rats fed with a high-phosphate diet.Altogether, our study reveals that the phosphatase activity of sEH is a key player in the development of cardiovascular calcifications, highlighting the interest of developing pharmacological inhibitors of sEH-P as a potential therapeutic strategy for their treatment and thus for improving patient prognosis.