Homéostasie du potassium : étude des mécanismes physiologiques impliqués lors d’une restriction potassique et au cours de la gestation

Potassium homeostasis : study of the physiological mechanisms involved during potassium restriction and during gestation

• Auteur / Autrice : Samia Lasaad
• Direction : Gilles Crambert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie intégrée
• Date : Soutenance le 27/01/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche des Cordeliers (Paris ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Juliette Hadchouel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Letavernier, Cédric Moro
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Rubera, Laurence Dubourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Potassium dans l'organisme

Muscles

Homéostasie

Potassium -- Métabolisme

Hypokaliémie

Mots clés libres

Hypokaliémie

Rein

Muscle

Atp12a

GDF15

Grossesse

Hypokalemia

Kidney

Muscle

Atp12a

GDF15

Gestation

Résumé

Le potassium (K+) est essentiel à de nombreuses fonctions physiologiques comme l’activité cardiaque et neuromusculaire. Afin de maintenir une kaliémie constante, notre organisme possède deux systèmes de régulation appelés balance interne et balance externe. L’acteur majeur de la balance interne est le muscle, qui est capable de stocker ou de libérer du K+ selon les besoins. La balance externe a pour acteur majeur le rein qui est capable de réabsorber ou excréter du K+ selon les apports journaliers. Nous nous sommes intéressés à deux situations impliquant la mise en place de mécanismes pour le maintien d’une kaliémie stable : la restriction potassique et la gestation. Dans ces deux cas, une partie de la rétention de K+ est liée à la surexpression et à l’activation, par la progestérone, de la H+,K+-ATPase de type 2 (HKA2) exprimée dans les cellules intercalaires de type A (ICA). Dans le cadre de la première étude, nous avons démontré que le facteur de croissance GDF15 est essentiel à l’adaptation rénale à une restriction potassique. Lors d’un régime faible en K+, l’absence de GDF15 induit une fuite de K+ dans les urines expliquée par une absence d’augmentation du nombre d’ICA, provoquant une hypokaliémie. L’augmentation du nombre d’ICA induit par GDF15 est médiée par le récepteur ErbB2. De plus, l’absence de GDF15 perturbe la réponse musculaire à la restriction potassique. Dans le cadre de la seconde étude, nous avons démontré que les souris HKA2-/- gestantes maintiennent une valeur de kaliémie stable, grâce à la réduction de leur volume extracellulaire passant par une diminution de la réabsorption de Na+ au niveau du néphron distal, associée à une hypotension. Ainsi, nous avons identifié un facteur, GDF15, qui permet la réponse rénale à une restriction potassique et démontré que la préservation de la kaliémie peut se faire au détriment du volume extracellulaire et de la pression artérielle.

Potassium (K+) is essential for many physiological functions such as cardiac and neuromuscular activity. In order to maintain a constant plasma K+ value, our body has two regulatory systems called internal balance and external balance. The main actor of the internal balance is the muscle, which is able to store or release K+. The main actor of the external balance is the kidney, which is able to reabsorb or excrete K+ according to the daily intake. We focused on two situations involving mechanisms for maintaining a normal plasma K+ value: K+ restriction and gestation. In both cases, some of the K+ retention is mediated by the upregulation and the progesterone-dependent activation of the type 2 H+,K+-ATPase (HKA2) expressed in the Type A intercalated cells (ICA). In the first study, we demonstrated that the growth factor GDF15 is essential for renal adaptation to K+ restriction. During a low K+ diet, the absence of GDF15 induces a leak of K+ in the urine explained by an altered increase of ICA, causing hypokalemia. The GDF15-dependent increase of ICA is mediated by the ErbB2 receptor. In addition, the absence of GDF15 disrupts the muscle response to K+ restriction. In the second study, we showed that pregnant HKA2-/- mice maintain a stable plasma K+ value, due to the reduction of their extracellular volume through a decrease in Na+ reabsorption in the distal nephron, associated with hypotension. Thus, we identified a factor, GDF15, which allows the renal response to K+ restriction and demonstrated that preserving a normal plasma K+ value can be done at the expense of extracellular volume and blood pressure.