Implication de la dégradation du collagène dans la fibrose rénale : détection, mécanismes et traitement

Involvement of collagen degradation in renal fibrosis : detection, mechanisms and treatment

• Auteur / Autrice : Teresa Frattini
• Direction : Jean-Sébastien Saulnier-Blache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiopathologie
• Date : Soutenance le 28/11/2025
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-2025)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (Toulouse ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de délivrance conjointe : Université de Toulouse (EPE ; 2025-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Castan-Laurell
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laetitia Guichard-Koppe, Stéphane Burtey
• DOI : 10.70675/d113cd7az58fbz4679z905cz56846977c6a8

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rein

Fibrose

Collagène

Urine

Mots clés libres

Collagène

Fibrose

Rein

Urine

Collagen

Fibrosis

Kidney

Urine

Résumé

La maladie rénale chronique (MRC) représente un enjeu de santé publique majeur à l'échelle mondiale, touchant environ 10 % de la population adulte. Son évolution vers l'insuffisance rénale terminale est étroitement liée au développement de la fibrose, un processus pathologique caractérisé par une accumulation excessive des protéines de la matrice extracellulaire (MEC) telles que les collagènes. Malgré de nombreuses études consacrées à la production des collagènes, les options thérapeutiques visant à limiter leur accumulation restent limitées, ce qui souligne la nécessité de mieux comprendre les mécanismes et d'identifier de nouveaux biomarqueurs pour la détection précoce et la surveillance de la fibrose. Ce travail de thèse intègre trois axes de recherche consacrés à la fibrose rénale: (1) un traitement pharmacologique potentiel de la fibrose rénale dans un modèle murin du syndrome d'Alport; (2) une analyse méthodologique de la MEC dans le rein fibrotique par une approche de décellularisation; (3) une analyse peptidomique urinaire de la fibrose dans le modèle murin de fibrose par obstruction urétérale unilatérale (UUO).(1) Nous avons évalué l'activité antifibrotique et néphroprotectrice du DMAPT (un inhibiteur de NF-κB) chez des souris « knock-out » Col4α3, un modèle génétique préclinique de CKD du syndrome d'Alport caractérisé par des anomalies de la membrane basale glomérulaire et une fibrose progressive. Nous avons démontré l'efficacité thérapeutique du DMAPT dans ce modèle, principalement observée chez les femelles, soulignant un cas de dimorphisme sexuel dans le traitement de la MRC. Ces résultats soulèvent des questions clés sur le rôle des hormones sexuelles dans la modulation de l'activité du DMAPT. Des études complémentaires sont en cours, et un manuscrit lié à cet axe de recherche est en préparation.(2) Nous avons développé un protocole de décellularisation associé à une analyse protéomique basée sur la spectrométrie de masse pour tenter de mieux identifier et quantifier les protéines de la MEC dans les reins fibrotiques de souris. Cette méthodologie a permis de préserver plus de 90 % des protéines du « core matrisome » (collagènes, glycoprotéines et protéoglycanes), mais avec un enrichissement très variable d’une protéine à l’autre. Nous avons conclu que la décellularisation est une approche intéressante pour analyser la composition des protéines de la MEC, mais elle doit être utilisée avec précaution car elle peut mener à une représentation erronée de la structure native du tissu. Cet axe de recherche a été publié (Frattini et al. Proteomics. Septembre 2024 ; 24(17) : e2400052).(3) Nous avons testé l'hypothèse selon laquelle une dégradation altérée du collagène contribue activement au développement de la fibrose. Nous avons utilisé une approche peptidomique basée sur la spectrométrie de masse pour analyser les peptides dérivés du collagène (CDP) dans l'urine du bassinet et de la vessie d'un modèle murin de fibrose rénale induite par une UUO irréversible. Dans l'urine collectée dans le bassinet du rein obstrué fibrosé, l'abondance de la majorité des CDP était principalement réduite, avant même le développement de la fibrose. Au contraire, l’abondance des CDPs provenant de l'urine de la vessie, dérivés du rein controlatéral ne développant pas de fibrose, étaient pour la plupart régulées à la hausse. Nous proposons donc que la réduction de l'activité des protéases responsables de la production des CDPs précède et est impliquée, au moins partiellement, dans la fibrose rénale induite par l'UUO. Ce travail a été soumis pour publication dans une revue à comité de lecture.Collectivement, les travaux rapportés dans ce manuscrit de thèse convergent vers l'objectif commun de faire progresser notre compréhension de la fibrose rénale grâce à une meilleure compréhension des mécanismes et à la découverte de biomarqueurs.

Chronic kidney disease (CKD) represents a major global health burden, affecting approximately 10% of the adult population. Its progression toward end-stage renal disease is closely associated with the development of fibrosis, a pathological process characterized by excessive accumulation of extracellular matrix (ECM) proteins such as collagens. Despite numerous studies devoted to collagen production, therapeutic options to limit its accumulation remain limited, emphasizing the need for a deeper understanding of its mechanisms and for an identification of new biomarkers for early detection and monitoring of fibrosis. This thesis work integrates three research axes dedicated to kidney fibrosis: (1) a potential pharmacological treatment of kidney fibrosis in an Alport syndrome mouse model; (2) a methodological analysis of ECM in fibrotic kidney through a decellularization approach; (3) a urinary peptidome based analysis of fibrosis in the unilateral ureteral obstruction (UUO) mouse fibrosis model.(1) We evaluated the antifibrotic and nephroprotective activity of DMAPT (a NF-κB inhibitor) in Col4α3 knockout mice, a preclinical genetic CKD model of Alport syndrome characterized by glomerular basement membrane defects and progressive fibrosis. We demonstrated a therapeutic efficacy of DMAPT in this model that was mainly observed in females, highlighting a case of sexual dimorphism in the treatment of CKD. These findings raise key questions about the role of sex hormones in modulating DMAPT activity. Further research is ongoing and a manuscript related to this research axis is in preparation.(2) We developed a decellularization protocol to obtain kidney scaffolds with the objective of a better identification and quantification of ECM proteins in mouse fibrotic kidney using mass spectrometry-based proteomics. This methodology helped in preserving more than 90% of the core matrisome proteins (collagens, glycoproteins and proteoglycans) but their enrichment varied greatly from one animal to another. We concluded that, while decellularization is an interesting approach to analyze ECM composition, it should be used with caution because it might lead to an altered representation of the native structure of the tissue. This research axis has been published (Frattini et al. Proteomics. 2024 Sep;24(17):e2400052).(3) We verified the hypothesis that impaired collagen degradation actively contributes to fibrosis development. We used a mass spectrometry-based peptidomic approach to analyze the collagen-derived peptides (CDPs) composition in both pelvis and bladder urines from a mouse model of kidney fibrosis induced by an irreversible UUO. In urine collected from the pelvis of the obstructed fibrotic kidney, CDP abundance was mostly downregulated even before the development of fibrosis. In contrast, CDPs from bladder urine, likely derived from the non-fibrotic contralateral kidney, were mostly up-regulated. We therefore propose that a reduction in protease activity leading to these CDPs is, at least partially, responsible for CDPs production and precedes UUO-induced kidney fibrosis. This work has been submitted for publication in a peer reviewed journal.Collectively, the research reported in the thesis manuscript converge in the common objective of advancing our understanding of kidney fibrosis through mechanistic insight and biomarker discovery.