Autophagie, forces de cisaillement et physiologie rénale – MECHANOPHAGY

L’autophagie est un mécanisme de dégradation et de recyclage du matériel cytoplasmique qui nécessite la formation d’une vacuole à double membrane appelée autophagosome dont la destinée est de fusionner avec le lysosome permettant ainsi la dégradation du matériel séquestré dans l’autophagosome. L’autophagie contribue au maintien de l’homéostasie cellulaire. L’altération de l’autophagie est observée dans de nombreuses maladies comme les maladies rénales. Outre son rôle cellulaire autonome de dégradation, l’autophagie ou des éléments de la machinerie moléculaires de l’autophagie joue également un rôle de médiateur de la communication intercellulaire par le contrôle de la sécrétion de molécules cytosoliques. Ce concept novateur s’appuie entre autres sur le rôle des protéines de l’autophagie dans la régulation de la sécrétion non conventionnelle de protéines et de petites molécules (cytokines, nucléotides,…). Des études récentes ont ouvert la voie à des recherches sur la fonction de cet aspect de l’autophagie en physiopathologie humaine. Malgré ces récents progrès, peu de choses sont connues sur le rôle de cet aspect intégratif de l’autophagie dans la physiologie rénale.

En 2016, nous avons démontré que les forces de cisaillement générées par le flux urinaire stimulent l’autophagie dépendante du cil primaire dans les cellules épithéliales rénales. Nous avons également montré que cette induction de l’autophagie contrôle l’homéostasie de l’épithélium rénal en régulant la taille cellulaire. Fort de nos travaux récents, nous proposons ici d’étudier la contribution de ce dialogue intercellulaire « autophagique » en physiologie rénale. Parmi les médiateurs moléculaires extracellulaires impliqués dans ce dialogue, nous nous intéressons aux nucléotides notamment l’ATP, connu comme participant au contrôle des échanges hydriques et salins. Cette hypothèse est basée sur nos données préliminaires mais également sur des données de la littérature montrant que l’ATP est sécrété dans différentes situations de stress par la machinerie moléculaire de l’autophagie.

Les trois objectifs de ce projet sont : (1) de déterminer si ce dialogue intercellulaire « autophagique » participe à la régulation de la taille des cellules épithéliales rénales soumises à des forces de cisaillement. Nous caractériserons non seulement la machinerie moléculaire impliquée dans la sécrétion d’ATP mais aussi la nature des récepteurs purinergiques stimulés. Nous déterminerons par la suite si l’ATP extracellulaire impacte la taille cellulaire d’une façon autocrine et/ou paracrine. (2) d’étudier la pertinence de cette « autophagie sécrétoire » par des modèles de souris et de poisson zèbre. Nous analyserons l’accumulation de vésicules autophagiques positives pour l’ATP dans les cellules tubulaires provenant de souris traitées avec des inhibiteurs du flux autophagique. Nous étudierons également la régulation de la taille des cellules des segments distal et du tube collecteur dans les reins de souris ayant une invalidation conditionnelle de l’autophagie dans le tubule proximal (PEPCK-cre Atg7fl/fl). Enfin, nous utiliserons le poisson zèbre (poissons transgéniques (CMV:GFPLC3) et des larves déficientes pour l’autophagie) comme organisme modèle pour analyser l’induction de l’autophagie et la sécrétion d’ATP au stade où le pronephros commence à filtrer. (3) de déterminer si ce dialogue intercellulaire « autophagique » contrôle un autre aspect de la physiologie rénale notamment la fonction endocrine du rein. Parmi les hormones produites par le rein, nous nous intéressons à la rénine, dont la sécrétion par les cellules juxtaglomérulaires est sous le contrôle de l’adénosine (produit de dégradation de l’ATP sécrété par les cellules de la macula densa).
En conclusion ce projet permettra de mettre en lumière l’aspect intégratif de l’autophagie, que ce soit intra-organe ou inter-organes ce qui représentera une percée conceptuelle en biologie cellulaire intégrative et en physiologie rénale.