équipe 3 / Thème 3

Rôle du stress oxydant et de l’inflammation dans la Version Anglaisephysiopathologie de l’insuffisance rénale chronique : conséquences sur la fonctionnalité du muscle squelettique et sur l’apparition de calcifications vasculaires

La forte augmentation de l’incidence de la maladie rénale est liée d’une part au vieillissement, qui conduit à d’autres maladies chroniques, et d’autre part à une augmentation de la mortalité et de la comorbidité en raison d’un risque élevé de maladie cardiovasculaire (CV). Il est maintenant bien reconnu que le stress oxydant (SO) et l’inflammation, qui sont liés par des boucles d’amplification, sont des éléments fondamentaux de la physiopathologie du syndrome complexe de malnutrition-inflammation (MICS) contribuant à aggraver le devenir des patients insuffisants rénaux chroniques (IRC).

Notre groupe travaille depuis longtemps sur les composantes métaboliques et les marqueurs du MICS, incluant : l’exploration de l’inflammation systémique et les composantes du SO (liées à la fois à une augmentation de la production des espèces oxygénées réactives (ERO) et à une diminution des mécanismes de défense), mais aussi l’étude de certains biomarqueurs de la maladie CV (Morena et al., Free Radical Res, 2011). Le muscle squelettique et le muscle vasculaire (VSMC) apparaissent ainsi comme des cibles majeures du MICS apparaissent ainsi comme des cibles majeures du MICS (Castaneda et al, Am J Kidney Dis 2004; Fahal  Nephrol Dial Transplant, 2014).

En effet, la dysfonction musculaire squelettique chez les patients urémiques conduit à une réduction de la tolérance à l’exercice et à une perte de masse maigre (LBM). Cette perte musculaire se révèle finalement être un phénomène actif du fait que des altérations mitochondriales, une activation de la caspase-3 et une activation du système ubiquitine-protéasome ont pu être mises en évidence (Moylan  and Reid, Muscle Nerve, 2007; Workeneh and Mitch Am J Clin Nutr 2010).Il a été montré que les cytokines proinflammatoires jouaient un rôle central dans le développement d’un tel syndrome d’anorexie/cachexie (Morley et al, Am J Clin Nutr, 2006; Mak et al, J Cachex Sarc Muscle, 2011).

Du fait de sa demande élevée en énergie, le muscle squelettique est particulièrement sujet aux altérations dues à des effets pro oxydants, les patients IRC montrent même une plus grande fréquence à la fois de grandes délétions de l’ADN mitochondrial et un niveau élevé de peroxydes lipidiques (ou de protéines carbonylées) dans les membranes de leurs mitochondries musculaires (Lim et al, J Biomed Sci, 2002). Parallèlement à ces altérations, l’expression de la cytokine proinflammatoire IL-6 (qui est dépendante de l’activation du NFkB), et de l’hème oxygénase-1 (habituellement induite par les cytokines et les ERO à travers l’activation du système Nrf2), sont augmentées avec le temps d’hémodialyse (Raj et al, Kidney Int, 2005).

D’autres études qui mettent en avant la dysfonction mitochondriale durant la perte musculaire (Kemp et al ,Nephrol Dial Transplant, 2004; Balakrishnan et al, Clin J Am Soc Nephrol, 2010) suggèrent qu’un changement phénotypique apparait parallèlement au processus de perte musculaire. Nous postulons comme hypothèse de travail que la dysfonction musculaire est un événement clef dans le MICS et qu’elle pourrait être impliquée dans certaines dysfonctions métaboliques telle que l’insulino-résistance. D’un autre coté, le stress oxydant et les cytokines inflammatoires pourraient augmenter la transdifférentiation des VSMC en ostéoblastes (Sutra et al, Free Radic Res, 2008), conduisant à l’expression de protéines de la matrice osseuse dans la paroi vasculaire et à une minéralisation de celle-ci.

Comme conséquence de ce processus, les régulateurs du remodelage osseux et du métabolisme phosphocalcique (osteoprotegerine/RANKL, sclerostine/DKK-1/LRP5/Wnt, FGF-23/Klotho) sont apparus comme des biomarqueurs des calcifications vasculaires et des marqueurs de pronostic (Morena et al, Nephrol Dial Transplant, 2009; Morena et al, PLoS One, 2012).

Notre projet s’organise autour de trois objectifs :

1) développer l’utilisation du métabolisme de la créatinine comme marqueur clinique de la perte et de la dysfonction musculaire.

2) caractériser et moduler (via des changements au niveau des paramètres du stress oxydant et de l’inflammation) les variations phénotypiques du muscle squelettique liées à l’IRC et évaluer les effets d’un entrainement physique (en bénéficiant des protocoles expérimentaux déjà largement utilisés dans la thématique de la maladie pulmonaire obstructive).

3) comprendre le rôle du couple stress oxydant/inflammation dans les calcifications vasculaires liées à l’urémie.

Objectif 1 :

L’index de créatinine (CI) et le LBM comme biomarqueurs de la perte et de la dysfonction musculaire. Comme alternative aux méthodes spécialisées impliquant des radioisotopes, il a été montré que la modélisation de la cinétique de la créatinine pourrait constituer une méthode simple, non invasive et cliniquement pertinente d’évaluation de la masse musculaire (Desmeules et al, Nephrol Dial Transplant, 2004) et de prédiction des mauvais pronostics (Terrier et al, Nephrol Dial Transplant, 2006). Cependant, les interrelations de cette méthode avec la dysfonction musculaire ne sont pas encore clairement définies.

a) En prenant en compte la complexité de la modélisation de la cinétique de la créatinine, nous envisageons de développer et de tester une formule simplifiée pour estimer l’index CI à partir d’une seule détermination de créatinine en phase de prédialyse et des caractéristiques anthropomorphiques des patients HD.

b) Nous envisageons également d’évaluer la tolérance globale à l’exercice, et la fonction musculaire chez les patients IRC. De plus, comme cela est déjà réalisé chez les patients PBCO, un questionnaire permettra d’évaluer le niveau d’exercice journalier de ces patients (Gouzi et al., Arch Phys Med Rehabil, 2011).

c) Les relations entre CI, SO/inflammation et tolérance à l’exercice seront évaluées chez les patients IRC.

d) La signification pronostique des variations à court-terme de paramètres physiques et biologiques sera elle aussi évaluée.

Objectif 2 :

Étude des changements phénotypiques du muscle squelettique avec l’IRC. Notre équipe se focalisera sur la compréhension des changements phénotypiques de la cellule musculaire en réponse à l’urémie, à la fois par utilisation de modèles animaux (néphrectomie 5/6) et au cours d’études cliniques.

Objectif 3 :

SO/inflammation comme effecteurs des voies conduisant à la calcification. En collaboration avec l’équipe 2, nous explorerons l’implication potentielle du SO/inflammation dans le mécanisme de la calcification vasculaire.

a) Des études biocliniques, basées sur des cohortes existantes, nous permettront d’explorer les interrelations potentielles entre SO/inflammation et les biomarqueurs ou l’imagerie en rapport avec l’extension des calcifications vasculaires.

b) Les lignées cellulaires du muscle vasculaire nous permettront d’analyser les voies moléculaires conduisant à la trans-différentiation de ces cellules en présence de phosphate, de cytokines proinflammatoires, de plasma urémique, avec une attention particulière sur l’inflammation et la signalisation du SO via la balance NFkB/Nrf2.

équipe 3 thème 5 fig 2

Coordinateur :

Cristol Jean-Paul

Participants :

Morena Marion

Badia éric

Hayot Maurice

Badiou Stéphanie

Dr Bargnoux Anne-Sophie

Sutra thibault

Souweine Jean-Sébastien

DJOHAN Youzan Ferdinand

  

 


 Collaborations :

  • P Delanaye et E Cavalier (Belgique, Liege, CHU)
  • B Canaud (Chairman de Fresenius Medical Care EMEALA (Europe, Moyen-Orient, Afrique, Amérique Latine)
  • HDF pooling project (P Blankestijn, Utrech, Pays-Bas; A Davenport, Londres, UK; F Kircelli, Izmir, Turquie; F Locatelli, Lecco, Italie; F Maduell, Barcelone, Espagne)
  • D Sess et A Monde (Abidjan, Côte d’Ivoire)
  • Y Dauvilliers et I Jaussent (Inserm U1061, Montpellier, France)
  • C Coudray et Ch Feuillet-Coudray (UMR 866 INRA, Montpellier, France)

Financements :

  • Bourse de la Société Francophone de Dialyse (SFD).
  • AOI (Appel d’Offres Interne) du CHU (France).
  • PHRC (Programme Hospitalier de Recherche Clinique) national (HD/HDF) du CHU (France).
  • PHRC régional (calcifications vasculaires chez les patients IRC) du CHU (France).

Collaborations avec l’industrie:

  • Dialpha Parc Agropolis (effet de la cannelle et chicorée sur la glycémie post-prandiale chez des volontaires pré-diabétiques et obèses)
  • Hemotech (EVIA: dialyseurs pour hémodialyse greffés à de la vitamine E).
  • Sania (régime Huile de Palme).

Publications Majeures :