Rôle de Nox2 dans la fibrose rénale induite par la CNI (Nox2)

Inhibiteurs de la calcineurine (ICN) et fibrose rénale. Les CNI, y compris la CsA et le tacrolimus, sont la pierre angulaire de l'immunosuppression d'entretien dans la transplantation d'organes solides. Ces médicaments sont si efficaces que des CNI de nouvelle génération comme Voclosporin (Isotechnika Pharma, Inc, Edmonton, Alberta) sont en cours de développement. Ils jouent leur rôle immunosuppresseur en inhibant l'activité de la calcineurine, une sérine phosphatase qui normalement déphosphoryle le facteur nucléaire des lymphocytes T activés (NFAT). Le NFAT déphosphorylé effectue une translocation dans le noyau et induit la transcription de l'interleukine-2, une cytokine importante pour l'activation et la prolifération des lymphocytes T.

Malgré leurs actions bénéfiques en transplantation et dans de nombreuses maladies auto-immunes, l'utilisation clinique des CNI est limitée par leur néphrotoxicité chronique. Cela représente un problème de santé publique important puisque l'incidence sur 10 ans de la néphrotoxicité chronique des CNI est de 100 % chez les greffés rénaux. De même, la néphrotoxicité chronique des CNI est le principal facteur causal de l'insuffisance rénale chez les receveurs d'organes non rénaux. Dans ce groupe, le risque à 5 ans d'IRT varie de 7 à 21 % et est associé à un risque de décès 4 fois plus élevé. Les caractéristiques pathologiques de la néphrotoxicité chronique des CNI comprennent une fibrose interstitielle progressive et irréversible, une atrophie tubulaire et des modifications hyalines artériolaires. L'épaississement artériolaire hyalin (AH) de novo ou progressif est la lésion la plus pathognomonique de la néphrotoxicité chronique des CNI. Cette lésion consiste en une vacuolisation des cellules musculaires endothéliales et lisses et des dépôts de protéines nodulaires focaux ou circulaires dans la paroi artériolaire, qui remplacent généralement les cellules musculaires lisses nécrotiques et finissent par rétrécir la lumière vasculaire. Cette artériolopathie est importante pour le développement de la fibrose. Typiquement, la fibrose suit un "motif rayé" de la moelle au cortex et est associée à une vacuolisation du cytoplasme dans les cellules épithéliales tubulaires.

Bien que le tacrolimus soit supérieur à la CsA pour améliorer la survie du greffon et prévenir le rejet aigu lors d'une transplantation rénale, les profils de néphrotoxicité individuels de ces médicaments sont similaires. Aux niveaux cellulaire et moléculaire, les CNI entraînent une accumulation de matrice et une EMT via des voies dépendantes et indépendantes du TGF-beta1. L'EMT est un processus profibrotique important et un marqueur de substitution de la fibrose rénale native et transplantée. Le TGF-beta1 est la cytokine primaire qui initie et maintient l'EMT en activant les voies de signalisation et les régulateurs transcriptionnels tels que les molécules Smad 2/3. Au cours de l'EMT, les cellules épithéliales tubulaires sont transformées en myofibroblastes par un processus par étapes impliquant la perte de molécules d'adhésion cellule-cellule (par ex. E-cadhérine) et l'expression de novo de marqueurs mésenchymateux (par ex. alpha-SMA). Ces événements sont suivis d'une rupture de la membrane basale tubulaire, d'une migration cellulaire et d'une invasion de fibroblastes dans l'interstitium avec production de molécules profibrotiques comprenant du collagène et de la fibronectine. Une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui régulent l'EMT induite par les CNI et la fibrose ouvrira la voie au développement de stratégies antifibrotiques.

L'évaluation objective de la fibrose rénale in vivo est une étape clé dans cette direction. Ceci a été récemment réalisé par une évaluation quantitative de la fibrose de l'allogreffe rénale à l'aide d'analyses numériques informatisées de Sirius Red. Ces études ont montré que la fibrose était un indicateur pronostique de la fonction et de la perte à long terme de l'allogreffe rénale. Cependant, le rôle de cette technologie dans la prédiction des résultats chez les patients présentant une toxicité CNI chronique est inconnu.

CNI et hypoxie rénale. L'accumulation de preuves suggère que l'hypoxie tubulo-interstitielle chronique est une voie commune finale vers l'insuffisance rénale terminale. Les CNI entraînent une diminution de la production et de la biodisponibilité de l'oxyde nitrique (NO), entraînant ainsi une vasodilatation réduite et une vasoconstriction et une hypoxie sans opposition. Dans le cadre chronique, l'artériolopathie médiée par l'ICN et le rétrécissement de la lumière artériolaire contribuent au développement de la fibrose interstitielle rayée, de la perte des capillaires péritubulaires, de l'atrophie tubulaire et de la sclérose glomérulaire. À son tour, l'hypoxie du compartiment tubulo-interstitiel peut entraîner la formation de radicaux libres ou d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) provoquant des lésions cellulaires et la mort, favorisant l'EMT et la fibrose rénale, mettant en marche un cercle vicieux qui se terminera par une insuffisance rénale terminale. .

Une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires qui entraînent l'hypoxie rénale induite par le CNI conduirait au développement de stratégies de diagnostic et de traitement qui retardent ou préviennent la fibrose rénale induite par le CNI. Une limitation majeure des études portant sur l'oxygénation intrarénale est le manque de technologies non invasives pour quantifier et surveiller la biodisponibilité de l'oxygène dans le rein. L'IRM dépendante du taux d'oxygène dans le sang ou BOLD MRI est une méthode d'imagerie innovante qui utilise la désoxyhémoglobine comme agent de contraste endogène pour déterminer la biodisponibilité en oxygène des tissus. La relation entre la désoxyhémoglobine paramagnétique et la relaxation T2 a été démontrée pour la première fois en 1982. Cette technique a été récemment utilisée, y compris par notre groupe, pour évaluer la biodisponibilité intra-rénale de l'oxygène chez les patients atteints de maladie rénale native et transplantée.

Nous proposons maintenant d'utiliser cette technologie pour le suivi de l'oxygénation intrarénale chez les patients présentant une toxicité chronique des CNI. Nous suggérons en outre de combiner l'IRM BOLD avec l'évaluation moléculaire de l'hypoxie rénale. Hypoxia Inducible Factor one alpha est un système de réponse à l'oxygène qui a récemment été utilisé comme marqueur moléculaire de l'hypoxie rénale. Les molécules HIF sont régulées au niveau protéique par des enzymes dépendantes de l'oxygène et permettent donc la détection de l'hypoxie tissulaire. Dans l'allogreffe rénale par exemple, la forte corrélation entre la coloration HIF-1alpha et le rejet clinique/subclinique suggère que l'hypoxie est impliquée dans la pathogenèse de la lésion rénale à médiation immunitaire et que l'immunohistochimie HIF-1 alpha pourrait améliorer le diagnostic spécifique du rejet aigu .

Le pimonidazole est également un biomarqueur moléculaire de l'hypoxie qui, une fois délivré in vivo, se lie aux groupes thiol à des tensions d'oxygène inférieures à 10 mmHg et est visualisé avec des anticorps antipimonidazole disponibles dans le commerce. Il s'agit d'un petit radiosensibilisateur efficace et non toxique utilisé comme marqueur d'hypoxie pour les carcinomes épidermoïdes humains du col de l'utérus, de la tête et du cou. Dans le rein, la coloration au pimonidazole a été utilisée pour examiner l'hypoxie tissulaire dans des modèles expérimentaux de maladie rénale chronique et de néphrotoxicité aiguë des CNI. Le rôle de l'IRM BOLD, du HIF-1 alpha et du pimonidazole dans l'évaluation des mécanismes de l'hypoxie chronique induite par le CNI n'a pas été évalué.

CNI et Nox2. La CsA est une molécule pro-oxydante, comme le confirment des études expérimentales suggérant que la vitamine E inhibe la peroxydation lipidique induite par la CsA et les lésions rénales. De même, la catalase, une enzyme qui décompose spécifiquement le peroxyde d'hydrogène réactif (H2O2) en H2O et O2 et agit comme un piégeur de ROS, réduit la sénescence des cellules épithéliales tubulaires rénales associées à la CsA. De plus, les cellules épithéliales tubulaires proximales de rat exposées à la CsA accumulent des ROS intracellulaires et des produits de peroxydation lipidique, ainsi qu'un état redox altéré du glutathion. Cependant, les mécanismes moléculaires qui régulent la génération de ROS induite par le CNI restent flous.

Nommée à l'origine gp91phox, Nox2 est la NADPH oxydase phagocytaire classique, une enzyme qui est naturellement impliquée dans la réponse immunitaire dont le « burst oxydatif ». Nox2 est également l'exemple original identifié d'un système qui génère des ROS en tant que fonction principale de l'enzyme et non en tant que sous-produit comme la mitochondrie ou les peroxysomes. C'est l'une des sept isoformes de Nox actuellement connues, elle est associée de manière constitutive à la protéine stabilisatrice transmembranaire p22phox et nécessite le recrutement de composants cytosoliques p47phox, p67phox et p40phox pour fonctionner.

En résumé, les CNI, l'épine dorsale des thérapies anti-rejet, sont également des molécules profibrotiques, ce qui rend difficile la gestion efficace de l'immunosuppression et des résultats à long terme. Nous décrivons les études de recherche qui évaluent rigoureusement le rôle de Nox2 dans la fibrose rénale induite par la CNI. De plus, nous proposons des stratégies cliniques et translationnelles contemporaines et complémentaires pour examiner les mécanismes moléculaires qui régulent l'activité de Nox2 au cours de la fibrogenèse médiée par les CNI. En cas de succès, les résultats de nos études constitueront une avancée significative dans la conception de nouvelles options de diagnostic, de surveillance et de traitement visant à compenser les effets délétères de la thérapie immunosuppressive et à améliorer les résultats rénaux à long terme dans la transplantation d'organes.