La pénurie de greffons rénaux a conduit à élargir les prélèvements aux donneurs décédés après mort encéphalique (DME) à critères élargis et aux donneurs décédés après arrêt circulatoire (DDAC). Ces organes sont à risque d'être non greffés ou de présenter des non reprises de fonction primaire et une durée de vie plus limitée. Ces greffons souffrent des mécanismes d'ischémie-reperfusion inhérents au processus de prélèvement-conservation-greffe. Ces donneurs sont soumis à des phénomènes physiopathologiques qui leur sont propres et dont la compréhension pourrait ouvrir de nouvelles pistes thérapeutiques. Un modèle porcin de DME a permis d'établir que la cinétique de passage en mort encéphalique impacte sur la reprise de fonction primaire (RFP) par le biais de la réponse au stress oxydant (voie de SIRT1, PGC1-α, NRF2). La balance NRF2-mTOR pourrait également influencer la genèse de lésions. Le préconditionnement par un analogue de la spermidine améliore les RFP par diminution du stress oxydant, stimulation de PGC1-α et stimulation de l'autophagie par mTOR. Un modèle porcin de DDAC a permis d'établir que le reconditionnement par circulation régionale normothermique passe par la stimulation de l'érythropoïèse et de l'angiogenèse via HIF1-α, de eNOS et de la thrombomoduline avec un temps optimal de 4h. Au-delà une activation de la coagulation par la libération de TF induit une inflammation par stimulation des protease activating receptors. L'utilisation d'une molécule anti-IIa et anti-Xa durant la conservation permet d'améliorer les suites de greffe. La compréhension des principes physiopathologiques propres aux donneurs permet de mettre place des reconditionnements innovants. / The shortage of kidney transplants has led to the expansion of organ procurement to include donors who died after brain death (DBD) with expanded criteria and donors who died after circulatory arrest (DCD). These organs are at risk of not being transplanted or of delayed primary function and a more limited lifespan. These grafts suffer from the ischemia-reperfusion mechanisms inherent in the harvesting, preservation and transplantation process. These donors are subjected to physiopathological phenomena specific to them, the understanding of which could open up new therapeutic pathways. A porcine model of DBD has established that the speed of brain-death occurrence impacts primary graft function (PGR) through oxidative stress response (SIRT1 pathway, PGC1-α, NRF2). The NRF2-mTOR balance could also influence the genesis of graft injury. Preconditioning with a spermidine analogue improves PGR by reducing oxidative stress, stimulating PGC1-α and stimulating autophagy with mTOR. A porcine model of DCD has established that normothermic regional perfusion reconditioning involves stimulating erythropoiesis and angiogenesis via HIF1-α, eNOS and thrombomodulin with an optimal time of 4 hours. Beyond this, an activation of coagulation by the release of TF induces inflammation by stimulating protease activating receptors. The use of an anti-IIa and anti-Xa molecule during storage improves transplant outcomes. Understanding the pathophysiological principles specific to donors allows to implement innovative reconditioning.

Bien que l'insulino-résistance soit une caractéristique connue de la maladie rénale chronique (MRC), les mécanismes impliqués sont encore mal compris. Le p-crésol est un produit toxique généré par la transformation de la tyrosine par la flore bactérienne intestinale. Son sulfoconjugué, le p-crésyl sulfate (PCS) a été identifié comme le principal métabolite circulant du p-crésol chez l'homme et est considéré comme une importante toxine urémique liée aux protéines. En effet, les concentrations de PCS sont corrélées de façon indépendante à la morbi-mortalité cardiovasculaire présente chez les patients ayant une MRC. Le but de cette étude est de déterminer le rôle du PCS dans l'insulino-résistance associée à la MRC. L'administration chronique de PCS (10mg/kg, deux fois par jour pendant 4 semaines) chez des souris ayant une fonction rénale normale induit une insulino-résistance ainsi qu'une perte de masse grasse et une redistribution ectopique de lipides dans le muscle et le foie (lipotoxicité), ce qui est observé chez les souris ayant une MRC. Le PCS perturbe la signalisation de l'insuline dans les muscles squelettiques des souris par l'activation des kinases ERK 1/2. L'incubation in vitro de myotubes C2C12 avec du PCS à des concentrations retrouvées (40 μg/ml) chez les patients ayant une MRC terminale induit également une insulino-résistance par le biais d'une activation directe d’ERK1/2. Le traitement de souris urémiques avec un prébiotique (arabino-xylo-oligosaccharide, AXOS) qui diminue la production intestinale de p-crésol et donc la concentration de PCS dans le sérum, améliore significativement les paramètres métaboliques. Ces données suggèrent que le PCS participe à l'insulino-résistance associée à la MRC. Du fait d’une faible élimination par les techniques conventionnelles de dialyse, des thérapeutiques alternatives tels que les prébiotiques, diminuant la production de PCS, pourraient diminuer la mortalité cardio-vasculaire associée à la MRC / Although insulin resistance is a well-documented feature of chronic kidney disease (CKD), the underlying mechanisms remain poorly understood. p-cresol is a toxic by product generated by transformation of tyrosine by intestinal microbiota. Its conjugate p-cresyl sulfate (PCS) is identified as the main circulating metabolite of p-cresol and a major protein bound uremic toxin. PCS is independently associated with mortality and cardiovascular disease in CKD patients. The aim of this study was to determine the role of PCS in CKD-associated insulin-resistance. Chronic administration of PCS (10mg/kg, twice daily for 4 weeks) in mice with normal kidney function triggered insulin resistance, fat mass loss and ectopic lipid redistribution in muscle and liver (lipotoxicity) mimicking those associated to CKD. PCS mice revealed altered insulin signaling in skeletal muscle through ERK1/2 activation. Exposition of C2C12 myotubes to PCS at CKD-relevant concentrations (40 μg/ml) caused insulin resistance, also through a direct activation of ERK1/2. Mouse models of surgically induced renal failure displayed insulin resistance and dyslipidemia, and treatment with a prebiotic (arabino-xylo-oligosaccharide) reducing p-cresol intestinal production and thus serum PCS, prevented these metabolic defects. These data suggest that although PCS is poorly removed by the common dialysis techniques, alternative therapeutic such prebiotics ttargeting of PCS may prevent metabolic abnormalities associated to end-stage renal disease

Η χρόνια νεφρική ανεπάρκεια οφείλεται σε διάφορα αίτια βλάβης του σπειράματος και του διαμεσοσωληναριακού χώρου. Χαρακτηρίζεται ιστολογικά από την παρουσία σοβαρού βαθμού σπειραματικής σκλήρυνσης, ίνωσης του διάμεσου ιστού, ατροφίας των ουροφόρων σωληναρίων και υαλίνωσης των αρτηριδίων. Η αρχική βλάβη του σπειράματος που προκαλείται από διάφορα είδη ερεθισμάτων μπορεί να ακολουθήσει την οδό της αποκατάστασης ή να εξελιχθεί προς σκλήρυνση, διαδικασίες στις οποίες συμμετέχουν κυτταροκίνες και αυξητικοί παράγοντες που προέρχονται από ενδοθηλιακά, μεσαγγειακά, επιθηλιακά σωληναριακά κύτταρα, μονοκύτταρα και ινοβλάστες1 . Ο Transforming Growth Factor-β1 (TGF-β1) είναι ο κυριότερος αυξητικός παράγοντας που μέσω πολλαπλών μηχανισμών συμμετέχει στην ανάπτυξη σκληρυντικών αλλοιώσεων2. Προάγει την παραγωγή συστατικών της εξωκυττάριας θεμέλιας ουσίας και μειώνει την αποικοδόμησή τους, προκαλεί ενεργοποίηση των μυοϊνοβλαστών, δηλαδή κυττάρων με μεταναστευτικές ιδιότητες που παράγουν κολλαγόνο, συμμετέχει στη διαφοροποίηση των επιθηλιακών σωληναριακών κυττάρων προς ινοβλάστες και ευοδώνει την κυτταρική απόπτωση η οποία οδηγεί στην απογύμνωση του νεφρικού ιστού από τα φυσιολογικά του κύτταρα. Η χρήση αντισωμάτων κατά του TGF-β1 και αναστολέων του μετατρεπτικού ενζύμου της αγγειοτενσίνης σε διάφορα πειραματικά μοντέλα νεφρικής βλάβης έχει συμβάλλει στην κατανόηση μηχανισμών που συμμετέχουν στη διαδικασία εξέλιξής της. Σε πειραματικά μοντέλα έχει διαπιστωθεί ότι ο TGF–β ευθύνεται για την αυξημένη παρουσία μυοινοβλαστών, την εναπόθεση κολλαγόνου και την απώλεια του σωληναριακού επιθηλίου. Πιο πρόσφατα, ένα μέλος της υπερ-οικογένειας των ΤGF–β, η ΒΜΡ7, φάνηκε να εξουδετερώνει την ίνωση που προκαλείται μέσω του TGF–β. Οι δραστηριότητα των παραγόντων αυτών ελέγχεται από άλλες πρωτείνες οι οποίες μπορούν να αυξήσουν ή να καταστείλουν τη διέγερση των υποδοχέων των παραγόντων αυτών. Τα BMPs είναι ενδογενή μόρια που προστατεύουν το νεφρό από διάφορα είδη βλάβης όπως γενετικές βλάβες, ανοσολογικές αντιδράσεις, περιβαλλοντικοί παράγοντες, μεταβολικά αίτια και καταστάσεις οξείας ή χρόνιας νεφρικής βλάβης. / -

L’insuffisance rénale aiguë (IRA) est une dysfonction d’organe fréquente. Alors que la fonction rénale récupère le plus souvent, on sait depuis 2009 que le pronostic rénal est malgré tout engagé à long terme. L’objectif de ce travail est d’étudier les mécanismes de réparation pathologique de l’épithélium tubulaire afin de mieux comprendre les conséquences à long terme d’un épisode d’IRA.Le parcours des patients après IRA a été transposé dans un modèle à deux agressions (souris C57Bl6/J) : ischémie-reperfusion rénale, suivie à distance par l’administration continue d’angiotensine 2. L’agression aiguë a été calibrée pour obtenir une récupération fonctionnelle et une histologique (microarchitecture normale à la fin du processus de réparation). La fibrose rénale sous angiotensine 2 était plus importante après un antécédent de nécrose tubulaire ischémique résolutive. En isolant les cellules du tube proximal différenciées, une reprogrammation durable du métabolisme et une probable compartimentalisation de la fibrogénèse ont été mises en évidence.L’hypothèse d’un mécanisme épigénétique, faisant le lien entre ischémie-reperfusion et fibrose à distance, a été explorée. Des modifications d’acétylation des histones dans les cellules tubulaires ont été constatées sur des biopsies des greffons humains en post-IRA. Ces modifications ont été reproduites chez la souris et modélisées in vitro après hypoxie-réoxygénation sur une culture primaire de cellules tubulaires. L’acétylation du locus du gène du micro-ARN miR21, dont les cibles sont impliquées dans la progression de la fibrose, est augmentée après ischémie-reperfusion et associée à son induction. / Acute kidney injury (AKI) is a frequent organ dysfunction. While renal function generally recovers, it has been shown since 2009 that AKI carries a poor long-term renal prognosis. The objective of this study was to investigate the maladaptive repair of the tubular epithelium in order to better understand the long-term consequences of AKI. The course of patients after AKI was transposed into a two-hit animal model (C57Bl6/J mice): renal ischemia-reperfusion, followed by continuous administration of angiotensin 2. AKI was calibrated so as to obtain full functional recovery and normal microarchitecture after ischemic tubular necrosis. There was greater renal fibrosis under angiotensin 2 after a history of resolving ischemic tubular necrosis. By isolating differentiated proximal tubular cells, sustained metabolism reprogramming and compartmentalization of fibrogenesis were highlighted. The hypothesis of an underlying epigenetic mechanism, linking ischemia-reperfusion to fibrosis, was explored. Histone post-translational modifications (H3K18 acetylation) in tubular cells were found in human graft biopsies. These changes were reproduced in mice and modeled in vitro after hypoxia-reoxygenation on a primary culture of tubular cells. Histone acetylation peaked at the locus of the miR21 microRNA gene, whose targets are involved in the progression of fibrosis, and was implicated in miR21 expression following our model of AKI.

La ciclosporine est un traitement immunosuppresseur très utilisé : elle inhibe l'activation des lymphocytes T via la calcineurine. Sa néphrotoxicité limite son utilisation : la ciclosporine induit une augmentation de la vasoconstriction ainsi qu'une augmentation de la réponse des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) aux agents vasoactifs. Le récepteur minéralocorticoïde (RM), au-delà de ses effets sur la réabsorption sodée, agit sur le tonus vasculaire en modulant la réponse des cellules (endothéliales et musculaires lisses) vasculaires aux agents vasoactifs. Notre hypothèse était que le RM pouvait participer à l'action vasoconstrictrice de la ciclosporine ; son inactivation pourrait limiter la néphrotoxicité de la ciclosporine. Deux modèles de souris ont été invalidés génétiquement pour le RM : dans les cellules endothéliales et les CMLV (KO-RM CMLV). Seules les souris KO-RM CMLV étaient protégées contre la néphrotoxicité de la ciclosporine. Ces effets impliquent une action sur le tonus vasculaire rénal. L'antagonisme pharmacologique du RM (par le canrénoate) administré per os confère la même protection. En revanche, la néphrotoxicité induite par le tacrolimus (une autre anticalcineurine) n'est pas prévenue par l'antagonisme du RM. Utiliser un antagoniste sélectif du RM (l'éplérénone) pourrait prévenir la néphrotoxicité de la ciclosporine. Nous avons prouvé sa bonne tolérance en association à la ciclosporine chez les patients transplantés et insuffisants rénaux chroniques. Une kaliémie supérieure à 4,35mmol/L à l'initiation indique un sur-risque de développer une hyperkaliémie. L'efficacité reste à démontrer au cours d'un essai prospectif et randomisé. / Cyclosporine A (cyclo) is a widely used drug in kidney transplantation: its anticalcineurin actioninhibits T lymphocytes activation and prevents allograft rejection. Despite a huge benefit on graftsurvival, cyclo exerts a side effect that limits its use: nephrotoxicity. Vasculotoxicity appears to becentral: cyclo enhances renal vasoconstriction by altering vasoactive factors and vascular smoothmuscle cells (VSMC) response to vasoactive factors. Beyond its effects on sodium reabsorption,Mineralocorticoid Receptor (MR) acts on vascular tone by modulating both endothelial and VSMCresponses to vasoactive factors. Our working hypothesis was that MR could participate to cycloinducedvasoconstriction and that MR inactivating (pharmacologically or genetically) could alleviatecyclo-induced nephrotoxicity. Two genetically MR-knock out (MR-KO) were generated: inendothelial or VSMC. Only VSMC MR-KO mice were protected from cyclo-induced nephrotoxicity.We also show that such an effect was mediated by vascular tone modulation. This prevention was alsoconferred by the systemic pharmacological antagonism of MR (by canrenoate) in mice but not duringnephrotoxicity induced by tacrolimus (another anticalcineurine drug used in kidney transplantation).Then, we proposed to use MR pharmacological antagonism in humans (by eplerenone) during kidneytransplantation. We first had to prove its safety in such a population. Among 31 cyclo-treated patients,only 9 developed hyperkalemia (>5mmol/L) and none presented serious side effect. We propose akalemia higher than 4.35mmol/L at baseline to be the marker of a higher risk of developinghyperkalemia under treatment. The efficiency of eplerenone to prevent/alleviate cyclo-inducednephrotoxicity during kidney transplantation should be tested during a randomized controlled trial.

La maladie rénale chronique (MRC) induit des anomalies du métabolisme phosphocalcique, avec des conséquences à la fois osseuses, vasculaires et biologiques. La prise en charge optimale de ces désordres représente un challenge quotidien pour le néphrologue pédiatre, à la fois sur le court terme (équilibre biologique) et sur le long terme (prévention des fractures, optimisation de la croissance et limitation de l’apparition des calcifications vasculaires). Peu d’outils sont actuellement disponibles pour évaluer ces atteintes, et de nouveaux outils prometteurs, à la fois biologiques (FGF23) et radiologiques (HR-pQCT) apparaissent. Néanmoins, les données pédiatriques sur ces outils restent rares. Cette thèse de doctorat a permis d’évaluer ces nouveaux moyens chez ces enfants MRC, notamment en évaluant l’HR-pQCT dans cette population, et en déterminant des valeurs de référence du FGF23 en fonction de l’âge, du sexe et de la fonction rénale. Nous avons pu aussi montrer que les concentrations circulantes de FGF23 ne sont pas dépendantes du sexe dans une population pédiatrique, mais qu’elles augmentent avec l’âge et l’indice de masse corporelle, mais aussi en cas d’antécédent de transplantation d’organe solide ou de traitement par corticostéroïdes. D’un point de vue plus fondamental, nous avons pu montrer que dans des monocytes issus de donneurs sains, une exposition au FGF23 induit une diminution de l’expression des 2 enzymes principales impliquées dans le métabolisme de la vitamine D (1α hydroxylase et 24 hydroxylase), en induisant également une diminution du peptide antimicrobien cathélicidine. Ces résultats permettent donc de décrire un nouveau rôle pour le FGF23 dans la régulation de l’immunité innée / Chronic kidney disease can induce mineral and bone disorders (CKD-MBD), with deleterious consequences for bone and vessels. The management of such abnormalities can be challenging, from the daily biological balance between calcium, phosphorus and PTH levels, to the long-term prevention of morbidities such as fractures, growth impairment and vascular calcifications. Some tools can help to accurately assess CKD-MBD, e.g., new bone imaging techniques (HR-pQCT) and FGF23, but they are rarely used in pediatric populations. In addition to evaluating HR-pQCT in CKD children and healthy controls, this PhD thesis allowed us to determine reference values for circulating FGF23 levels depending on age, gender and renal function; we also showed that FGF23 levels increased not only with age and BMI, but also in cases of solid organ transplant or corticosteroids therapy. We have also showed in vitro that FGF23 could inhibit the two key enzymes of vitamin D metabolism (1α hydroxylase et 24 hydroxylase) in monocytes issued from healthy donors, with in turn a decreased synthesis of the antimicrobial cathelicidin. These later results highlight a new role for FGF23 in innate immunity, and may bring new insights in the understanding of FGF23 deregulation during CKD

Les maladies rénales ont un impact socio-économique majeur sur la santé publique nécessitant le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. Le Récepteur à Domaine Discoïdine de type 1 (DDR1) est un récepteur non-intégrine des collagènes, à activité tyrosine-kinase. Son expression anormale est un facteur clé de la pathologie rénale qui promeut le développement de l’inflammation et de la fibrose.Ces travaux de thèse nous ont permis de démontrer que l'inhibition de DDR1 freinait la progression des maladies rénales dans trois modèles, dont l'un d'évolution aiguë, l'ischémie-reperfusion (I/R). Après I/R, les cellules épithéliales tubulaires proximales (CETP) exprimaient anormalement DDR1 et l'inhibition de ce récepteur empêchait l'acquisition d'un phénotype pro-inflammatoire par ce type cellulaire. Nous avons démontré in vitro que le stress du réticulum endoplasmique (RE), secondaire à l'hypoxie, était responsable de l'induction de DDR1, via l'activation du facteur de transcription CHOP. De plus, le profil d'expression de DDR1 dans des biopsies de patients transplantés était similaire à celui obtenu dans l'I/R expérimentale.Enfin, les résultats préliminaires obtenus dans un nouveau modèle de souris triples transgéniques ont montré l'installation d'une inflammation et d'une fibrose rénales secondaires à la surexpression génétiquement définie de DDR1 durant 4 semaines dans les cellules épithéliales tubulaires.En conclusion, nos résultats suggèrent que la surexpression de DDR1 joue un rôle délétère dans les néphropathies chroniques et aiguës, ce qui renforce l’intérêt du développement d’inhibiteurs spécifiques de DDR1 capables de bloquer la fonction de ce récepteur. / Renal diseases lead to severe long-term complications of kidney function and only few preventive and therapeutic options exist. Discoidin Domain Receptor 1 (DDR1) is a non-integrin collagen receptor expressed in several cell types within the kidney. Its abnormal expression has a deleterious role in experimental chronic kidney diseases (CKD) by promoting renal inflammation and fibrosis.The inhibition of DDR1 stopped the progression of renal disease in two models of experimental CKD and protected renal function and structure in a model of acute kidney disease, ischemia-reperfusion (I/R). DDR1 expression was strongly induced in proximal epithelial tubular cells (PETCs) after I/R. Moreover, isolated PETCs from DDR1 heterozygous mice after I/R did not acquire the pro-inflammatory phenotype displayed by PETCs from WT mice. Endoplasmic reticulum (ER) stress was responsible for DDR1 pathological expression in hypoxic PETCs after I/R through the activation of CHOP transcription factor. Interestingly, biopsies of transplant patients with prolonged ischemia during transplantation had a very similar expression profile of DDR1 in proximal tubules as in experimental I/R.Finally, DDR1 overexpression in epithelial tubular cells for four weeks, in a new conditional transgenic mouse model, led to the development of renal inflammation and fibrosis.To conclude, our results suggest that the genetically-induced or the pathological overexpression of DDR1 promotes renal inflammation and fibrosis. Thus, targeting DDR1 can be a promising strategy in the treatment of renal diseases.

Depression is common in haemodialysis (HD) patients and is often unrecognised and undertreated, though associated with excess morbidity and mortality. Diagnosis is challenging due to symptom overlap with kidney failure, with fatigue being the most common overlapping symptom. Research on the effectiveness of antidepressant medication in this setting is sparse. A recent systematic review advocated well-designed Randomised Controlled Trials (RCTs) in this setting. The studies reported in this thesis had a number of aims. The main aim was to undertake a multicentre feasibility randomised, double blind, placebo-controlled trial of sertraline in patients on HD with Major Depressive Disorder (MDD). To identify suitable patients for this, a screening phase was required, which also allowed determination of the prevalence of depression in this setting and of the relative effectiveness of screening tools Patient Health Questionnaire-2 (PHQ-2), Patient Health Questionnaire-9 (PHQ-9), and Beck Depression Inventory-II (BDI-II). It also allowed examination of the relationships of fatigue in this setting (assessed mainly by the Multidimensional Fatigue Inventory (MFI), including those with a diagnosis, and management of depression. The finding, during screening, that a large proportion of the HD cohort was already on antidepressant treatment, presented the opportunity to study 'real-life' practice patterns in the management of antidepressant treatment in this setting. Recruitment into the RCT was difficult. 1,355 patients in five HD centres were considered for screening, but 243 of these were excluded, mainly because of their inability to read and understand English. Of the remaining 1,110 patients, 709 consented to screening. 231 of these screened positive for high depression symptoms but 130 were not considered for the trial phase, mainly because of concurrent treatment for depression (68 patients), and other contraindicated conditions and medication. In addition, 38 patients declined to take part in the psychiatric interview necessary for diagnosis of MDD. Of the 63 who underwent the diagnostic interview, 37 (58.7%) were diagnosed with MDD and 30 consented to enter the RCT and were randomised into sertraline or placebo groups. This was half of the anticipated recruitment into the RCT. Twenty-one patients (70%) completed the six-month study, eight of 15 in the sertraline group and 13 of 15 in the placebo group (p < 0.05). Drop out was mainly due to adverse or serious adverse events. Depression scores (BDI-II and Montgomery-Åsberg Depression Rating Scale (MADRS)) improved significantly in both the sertraline and placebo groups over six months but there were no significant differences between the treatment groups. There was a slight suggestion of more rapid improvement over the first two months on sertraline, but this was not significant. Fatigue scores were high in all sub-domains - with only a weak relationship with age and comorbidity. Mental fatigue was the strongest independent predictor of high depressive symptoms (BDI-II ≥16, PHQ-9 ≥8), while physical fatigue had the strongest relationship with dialysis recovery time, and survival. Distinguishing between these components of fatigue may have a role in refining the diagnosis and management of MDD. Forty-one of the 76 patients on antidepressant medication at screening were followed up for a mean of 14±5 months. Ten different antidepressant agents were being taken - the most common being Citalopram (39%). Most had been prescribed by GPs. Two-thirds of patients either deteriorated or failed to improve in terms of BDI-II scores during follow-up, many of whom had had no adjustment of medication during this time. Diagnostic evaluation at follow-up showed 37% to be suffering from current or recurrent major depressive episodes (MDE), 48% to have evidence of past MDE, and 15% to have no evidence of ever having been depressed. These empirical studies confirm that depression is very common in HD patients. Its diagnosis is complicated due to symptom overlap with the uraemic syndrome. Fatigue seems to be a key area of overlap with symptoms of depression with a complex relationship. There was no obvious benefit from antidepressants in this feasibility RCT and there was a high drop-out rate due to adverse events, particularly in the sertraline group. These findings raise concerns about the benefits and risks of antidepressants in patients on HD. Current practice patterns may be subjecting patients to substantial risk for little or no benefit. Identifying whether antidepressant medication is effective in this context is a major clinical need, hence the requirement for a definitive study. There is no doubt that to undertake a definitive study would pose considerable recruitment challenges. The findings presented here emphasise the importance of finding ways to overcome these challenges that might include efforts to incorporate patients already taking antidepressants.

La fibrose systémique néphrogénique (FSN) est une maladie rare et relativement récente, observée uniquement chez des patients souffrant d’insuffisance rénale sévère ou terminale. Elle est liée à l’administration d’une certaine catégorie de complexes de gadolinium (CG), les CGs thermodynamiquement moins stables, utilisés comme produits de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique. L’hypothèse mécanistique la plus couramment citée concerne les effets profibrosants du Gd3+ « libre » après dissociation in vivo des CGs les moins stables mais il n’en existe pas de démonstration formelle. La physiopathologie de cette maladie reste mal connue, notamment par manque de modèles précliniques pertinents. Les travaux de cette thèse répondent donc à la nécessité d’approfondir nos connaissances concernant les relations entre les propriétés physicochimiques des CGs (structure, stabilité) et le risque de toxicité chronique, afin de mieux comprendre leur rôle dans le mécanisme de la FSN. Nous avons mis aux points plusieurs modèles de FSN chez le Rat. Nous avons aussi comparé les effets de toutes les catégories structurales des CGs sur ces modèles. Une toxicité systémique importante et la survenue de lésions cutanées macroscopiques et d’une fibrose du derme sont notées après administration de gadodiamide (un CG linéaire et ionique de faible stabilité), ce qui est cohérent avec le fait que la grande majorité des cas de FSN sont associés à cet agent. Nous avons aussi montré que cette toxicité dépend du degré d’insuffisance rénale et que l’hyperphosphatémie sensibilise les animaux aux effets profibrosants du gadodiamide. Nos données suggèrent donc que ces facteurs associés sont des facteurs de risque de la FSN. Nous avons observé la dissociation progressive in vivo de deux CGs linéaires présentant une faible stabilité, le gadodiamide et l’acide gadopentétique, après administration chez le Rat insuffisant rénal, avec libération de Gd3+ sous forme libre et soluble. Les CGs macrocycliques sont restés stables. Nous avons confirmé cette stabilité sur du sérum de Rat et du sérum humain alors que le gadodiamide se dissocie in vitro. Nos données suggèrent aussi une interaction entre l’ion Gd3+ dissocié à partir du gadodiamide et les protéines sériques. Cette libération de Gd3+ est accélérée en présence d’une forte concentration de phosphate. Globalement, nos résultats suggèrent ainsi un rôle causal du Gd3+ libre dans les lésions cutanées observées chez les animaux insuffisants rénaux. Enfin, nous avons observé l’implication de la voie de signalisation canonique de TGFβ, le marqueur clé de la fibrose, uniquement chez des rats ayant reçu le gadodiamide et dont l’insuffisance rénale est modérée. Nos travaux sont donc en faveur de l’hypothèse mécanistique d’une dissociation des CGs peu stables. / Nephrogenic systemic fibrosis (NSF) is a rare systemic fibrosing disorder which has been described in patients with severe or end stage renal failure. NSF is associated with prior administration of certain gadolinium complexes (GCs), used as magnetic resonance imaging contrast agents, particularly those which have the lowest thermodynamic stability. The most widely accepted hypothesis regarding the mechanism is based on profibrotic effects of free Gd3+ following in vivo dissociation of the less stable GCs. Nevertheless, there is no conclusive evidence so far. The pathophysiology is not completely understood, especially due to the lack of relevant non-clinical models. The purpose of our thesis was to investigate the relationship between physicochemical properties of GCs (molecular structure, thermodynamic stability) and the risk of chronic toxicity (especially fibrosis), in order to enhance our understanding of their role in the mechanism of NSF. We have set-up various non-clinical models of NSF in renally-impaired rats. We also compared the effects of all categories of GCs on these models. A high systemic toxicity, associated with macroscopic skin lesions and dermal fibrosis, was observed after the administration of gadodiamide (a linear and nonionic GC with a low thermodynamic stability). Whereas more stable, macrocyclic GCs were well tolerated. These findings seem clinically-relevant because the vast majority of NSF cases are associated with gadodiamide. We also showed that systemic and skin toxicities depend on the baseline renal function, and that hyperphosphataemia sensitizes renally-impaired rats to the fibrotic effects of gadodiamide. Our data suggest that these factors are, actually, risk factors for NSF. We observed in vivo dissociation of two linear GCs, gadodiamide and gadopentetic acid, with gradual release of soluble Gd3+, in renally-impaired rats. Macrocyclic agents remained stable. This observation was also confirmed both in rat and human serum by the relaxometry technique. Our results are also consistent with an interaction between dissociated Gd3+ and serum proteins. We also demonstrated that elevated serum phosphate levels accelerates the release of Gd3+. Taken all together, our results suggest a causal role of dissociated Gd3+ in gadodiamide-induced skin lesions in renally-impaired rats. Finally, we identified the involvement of the canonical signaling pathway of TGFβ, the central mediator of the fibrotic response, in gadodiamide-treated rats with a moderate renal failure. Our work is consistent with a causal role of dissociated Gd in the mechanism of NSF.

Dans le cadre de situations pathologiques, le rein peut être soumis à de multiples agressions toxiques, ischémiques et immunologiques pouvant favoriser la survenue d’une maladie rénale chronique et le développement d’une insuffisance rénale. En réponse à ces stress, les cellules du parenchyme rénal vont activer des processus biologiques adaptatifs permettant le maintien de la viabilité cellulaire et l’homéostasie de l’organe. Ces réponses adaptatives peuvent également activer l’immunité innée et induire le remodelage tissulaire (fibrogenèse et angiogenèse). Cependant, les mécanismes précis de cette régulation sont mal connus. L’objectif de ce travail a été de caractériser les mécanismes de régulation et les conséquences microenvironnementales (inflammation et angiogenèse) de l’activation de la réponse UPR (Unfolded Protein Response) et de l’autophagie, en réponse à des stress ischémiques et immunologiques. Dans un premier travail, nous avons montré que la réponse UPR est impliquée dans la génération d’une réponse inflammatoire induite par un stress métabolique dans des cellules tubulaires rénales. Le stress métabolique, caractérisé par une carence en glucose, induit un stress du RE et active la réponse UPR. Ce stress active le facteur NF-.B et favorise la transcription de cytokines et chimiokines pro-inflammatoires. La voie PERK/eIF2 : - n’est pas nécessaire à l’activation de l’inflammation mais amplifie l’expression des cytokines alors que la voie IRE1 - est impliquée dans la génération de cette réponse inflammatoire. De plus, l’ischémie aigue active le stress du RE et l’inflammation dans les reins de rat. Enfin, à partir de biopsies de déclampage de greffons rénaux, l’expression de GRP78, marqueur du stress du RE, et de NF-.B p65/RelA dans les tubules rénaux, est significativement plus élevée en comparaison avec des biopsies de greffons rénaux stables, à distance de la greffe. Dans un second travail, nous avons montré que la réponse UPR régule l’angiogenèse dans les cellules tubulaires rénales lors d’une carence en glucose. La voie PERK est un régulateur majeur de l’expression des facteurs angiogéniques (VEGFA, bFGF et angiogénine). De plus, l’expression de l’angiogénine est modulée par les voies PERK et IRE1.. Enfin, l’ischémie aigue induite chez le rat, active la réponse UPR parallèlement à l’augmentation de l’expression de VEGFA, bFGF et de l’angiogénine. Dans un troisième travail, nous avons mis en évidence un nouveau mécanisme par lequel l’interféron. (IFN.) active l’autophagie dans les cellules tubulaires rénales. Nous avons montré que l’IFN. entraine une déplétion en tryptophane, active la voie GCN2, une kinase eIF2., ce qui conduit à l’augmentation du flux autophagique. De plus, la supplémentation entryptophane et l’utilisation d’ARN interférence dirigés contre GCN2 inhibent l’autophagie induite par l’IFN. Enfin, l’autophagie intervient dans la régulation de la sécrétion de cytokines inflammatoires et de facteurs de croissance en réponse à l’IFN.. En conclusion, nous avons caractérisé dans ce travail des mécanismes originaux de régulation d’une réponse inflammatoire et angiogénique par la réponse UPR et l’autophagie en réponse à des stress ischémiques et immunologiques au sein de l’épithélium tubulaire rénal humain. / Under pathological conditions, kidney is subjected to multiple toxic, ischemic and immunological failures that promote the occurrence of chronic kidney disease and the development of acute kidney injury. In response to stress, renal parenchymal cells activate biological adaptive processes permitting the maintenance of cell viability and renal homeostasis. These adaptive responses can also activate innate immunity and induce tissue remodeling (fibrogenesis and angiogenesis). However, accurate mechanisms of this regulation are still unclear. The aim of this work was to characterize regulation mechanisms and micro environmental consequences(inflammation and angiogenesis) of the activation of the UPR (Unfolded Protein Response) and autophagy, in response to ischemic and immunological stress. In a first study, we demonstrated that the UPR is involved in the generation of inflammatory response induces by metabolic stress in tubular renal cells. Metabolic stress, characterized by glucose deprivation, induces an ER stress and activates the UPR. This stress activates NF-.B and promotes the transcription of pro inflammatory cytokines and chemokines. The PERK signaling is not required for the induction of inflammation but amplifies cytokine expression whereas IRE1 is involved in the generation of inflammatory response. Moreover, acute ischemia activates ER stress and inflammation in rat kidneys. Finally, from kidney transplant biopsies performed before implantation, the expression of GRP78, an ER stress marker, and NF-.B p65/RelA in renal tubules is significantly increased in comparison with stable human kidney transplant biopsies. In a second study, we showed that the UPR regulates angiogenesis in tubular renal cells during glucose deprivation. The PERK pathway is a major regulator of angiogenic factors expression (VEGFA, bFGF and angiogenin). Furthermore, angiogenin expression is modulated by PERK and IRE1. pathways. Finally, acute ischemia activates the UPR and, in parallel, increases VEGFA, bFGF and angiogenin expression in rat kidneys. In a third work, we identified a novel mechanism by which IFN. activates autophagy in human kidney epithelial cells. We showed that IFN. promotes tryptophan depletion, activates the eIF2. kinase GCN2, and leads to an increase of the autophagic flux. Moreover, tryptophan supplementation and RNA interference directed against GCN2 inhibit IFN.-induced autophagy. Finally,autophagy regulates the secretion of inflammatory cytokines and growth factors in response to IFN..In conclusion, we characterized in this work original mechanisms that regulate inflammatory and angiogenic responses by the UPR and autophagy in response to ischemic and immunological stress in tubular renal human epithelium.