HNF1beta est un facteur de transcription exprimé pendant le développement rénal dans le bourgeon urétéral et les dérivés épithéliaux du blastème métanéphrique. Les mutations de HNF1B/MODY5 représentent l’une des anomalies génétiques les plus fréquentes à l’origine des CAKUT (Congenital Abnormalities of Kidney and Urinary Tract). Afin d’étudier le rôle de HNF1beta au cours du développement rénal, j’ai utilisé un système CRE-LoxP pour inactiver Hnf1b dans différents compartiments et à différents temps au cours de la morphogenèse rénale chez la souris. Mes résultats ont montré que Hnf1b est nécessaire pour l’expression de gènes clés exprimés dans le bourgeon urétéral, incluant Wnt9b, Emx2, Pax2 et Lhx1.Leur absence est à l’origine de la formation de reins rudimentaires, caractérisés par un branchement anormal du bourgeon urétéral et une absence de transition mésenchyme-épithélium. D’autre part, l’inactivation spécifique de Hnf1b dans le blastème métanéphrique n’affecte pas les premiers dérivés épithéliaux mais conduit à la formation de précurseurs néphroniques anormaux. En l’absence de HNF1beta, les corps en S ne développent pas une protubérance de cellules épithéliales, à l’origine des tubules proximaux et des anses de Henlé. Au niveau moléculaire, ces anomalies sont associées à une diminution de l’expression de Dll1, un ligand de Notch, qui est directement contrôlé par HNF1beta. Cette diminution conduit à une activation défectueuse de la voie Notch dans le futur compartiment tubulaire du corps en virgule et du corps en S. Des résultats préliminaires concernant une inactivation très chimérique de Hnf1b dans le mésenchyme ont montré que dans ce modèle, les néphrons se forment normalement mais que les tubules sont plus courts et partiellement kystiques. Mes résultats ont montré que les modèles murins d’inactivation conditionnelle de Hnf1b récapitulent la plupart des anomalies observées chez les patients MODY5. L’ensemble de mes résultats améliore notre compréhension du programme génétique contrôlé par Hnf1b au cours du développement dont les anomalies peuvent conduire aux CAKUT chez les patients / HNF1β is a transcription factor expressed during nephrogenesis in the ureteric bud and in the tubular epithelia derived from the metanephric mesenchyme. Mutations in HNF1B/MODY5 represent one of the most prevalent human genetic defects responsible for Congenital Abnormalities of Kidney and Urinary Tract (CAKUT). To investigate the role played by HNF1beta during kidney development, I made use of a CRE-LoxP strategy to inactivate Hnf1b in different compartments and at different time points during mouse kidney morphogenesis. My results showed that Hnf1b is required for the expression of several key genes including Wnt9b, Emx2, Pax2 and Lhx. These genes are normally expressed in the ureteric bud and their absence leads to the formation of rudimentary kidneys, characterized by abnormal ureteric bud branching and lack of mesenchymal to epithelial transition. On the other hand, the specific inactivation of Hnf1b in the metanephric mesenchyme does not affect the early steps of epithelisation but leads to severe malformation of nephron precursors. In the absence of HNF1β, S-Shaped bodies lack the formation of a bulge of epithelial cells that normally give rise to Henle’s loops and proximal tubules. At the molecular level, these defects are associated with a decreased expression of Dll1, a Notch ligand that is directly controlled by HNF1β. This downregulation leads to a defective activation of the Notch pathway in the prospective tubular compartment of comma and S-shaped bodies. Preliminary results using a highly chimeric inactivation of Hnf1b in the mesenchyme showed that the spotted absence of Hnf1b does not prevent nephrogenesis. However, tubules are shorter and partially cystic. My results showed that murine models for Hnf1b deficiency recapitulates many of the malformations described in MODY5 patients. All together, my results improved our understanding of the genetic program controlled by HNF1β during kidney development whose dysfunction may lead to CAKUT in patients

Les anomalies congénitales du rein et du tractus urinaire (CAKUT) sont l’une des malformations les plus fréquentes chez l’homme, et résultent d’un défaut du programme de dévelopement des organes. La famille de gènes Sox code pour 20 facteurs de transcription qui assurent des fonctions multiples et essentielles pendant l’organogenèse chez l’homme et la souris. Nous avons précedemment montré que Sox8 et Sox9 sont nécessaires au branchement de l’uretère, et la perte de ces gènes résulte en une agénésie rénale. L’objectif de ce projet de thèse était de caractériser le role des gènes Sox-C (Sox4/11/12) in vivo chez la souris. L’analyse des patrons d’expression a révélé que Sox4 , Sox11 et Sox12 sont co-exprimés dans les cellules progénitirices des néphrons, destinées à subir une transition mésenchyme epithelium (MET) pour former des vésicules qui s'allongent pour aboutir au néphron fonctionnel. L’analyse phénotypique a révélé une redondance fonctionnelle entre Sox4 et Sox11 pendant les processus de MET et de maturation des néphrons: les double mutants développent une hypodysplasie rénale dûe à une réduction dramatique du nombre et de la taille des néphrons. Le pool de progéniteurs de néphrons est intact chez ces mutants mais incapable de s’engager dans la nephrogenèse, probablement dû à un changement d’identité cellulaire. Par ailleurs, en l’absence de Sox11, des bourgeons uretéraux ectopiques se forment, conduisant à des reins duplex, phénotype présent dans une proportion de patients CAKUT. De manière importante, nous avons identifié une série de variants SOX11 dans une cohorte de patients CAKUT, suggérant l'implication de mutations SOX11 dans cette maladie chez l'homme. / Congenital abnormalities of the kidney and the urinary tract (CAKUT) belong to the mostcommon birth defects in human and are caused by defects in the program governing organ development. The Sox gene family encodes 20 transcription factors that ensure multiple and essential functions during mouse and human organogenesis. We have previously shown that the homologous genes Sox8 and Sox9 are required for the branching process of the ureter and their loss results in renal agenesis. In this thesis project, we aimed to identify and characterize the role of the Sox-C genes (Sox4/11/12), in vivo using mouse models. Expression analysis revealed that Sox4, Sox11 and Sox12 are coexpressed in the self-renewing nephron precursors cells that are destined to undergo mesenchyme-to-eptihelial transition (MET) to form vesicles that elongate to give rise to the functional nephrons. Phenotypical analysis revealed a functional redundancy between Sox4 and Sox11 in MET and nephron maturation processes: double mutants display renal hypodysplasia, due to a dramatic reduction in the number and size of nephrons. The nephron precursor pool is intact in these mutants but unable to commit to nephrogenesis, probably because of a cell identity change. In addition, in the absence of Sox11, ectopic ureteric buds form, leading to duplex kidneys, a phenotype found in a proportion of CAKUT patients. Importantly, mutation analysis of a cohort suffering from CAKUT syndrome identified a series of SOX11 variants, thus suggesting an involvement of SOX11 mutations in this human disease.

BACKGROUND: Congenital anomalies of the kidney and urinary tract (CAKUT) is in the family of structural renal tract birth defects. CAKUT is the major cause of chronic kidney disease and renal failure in children and adults <40 years of age. ROBO2 is a receptor for the SLIT2 ligand. ROBO2/SLIT2 signaling has been shown to play important roles in neuronal migration and in early renal tract development. Our laboratory has recently identified ROBO2 as a novel CAKUT-causing gene. So far, total 26 ROBO2 mutations have been identified in patients with CAKUT. However, most of these mutations are missense amino acid substitutions and their functional significances are unclear, although they are predicted to be disease-causing by several bioinformatics prediction software. OBJECTIVE: To clarify uncertainties and confusions in the CAKUT field regarding the causality for ROBO2 missense mutations, we performed functional analysis of a ROBO2 missense mutation p.G114W (c.340G>T) that was identified in a CAKUT family. This p.G114W ROBO2 mutation is located in the first Ig domain of the ROBO2 extracellular region. The ROBO2 first Ig domain is the binding site for ligand SLIT2 that is required for ROBO2-SLIT2 signaling chemorepulsive activity in neuronal migration. We hypothesize that this p.G114W ROBO2 mutation would disrupt the SLIT2-ROBO2 binding and compromise its chemorepulsive activity in a sensitive functional neuronal migration assay. METHODS: Site directed mutagenesis was used to introduce c.340G>T point mutation into a ROBO2 cDNA fusion construct that contains the first Ig domain. Point mutation was verified using Sanger sequencing. Mutant ROBO2 cDNA and wildtype control constructs were purified using Qiagen Midiprep kit and transfected in HEK cells via calcium phosphate co-precipitation. The conditioned medium (CM) containing ROBO2 fusion proteins were analyzed by Western Blot. Neuronal migration assays were performed using postnatal anterior subventricular zone (SVZa) tissue explants that were isolated from postnatal day 1 to 5 (P1-5) Sprague-Dawley rat brain. RESULTS: By Sanger sequencing, we verified the c.340G>T point mutation in the ROBO2 cDNA fusion construct. By GFP fluorescence and Western blot analysis, we found abundant expressions of ROBO2 fusion protein in the conditioned medium of transfected HEK cells. In SVZa neuronal migration assays, we found that, when compared to the wild type fusion protein, the mutant ROBO2 fusion protein with the p.G114W amino acid substitution lost its function to block SLIT2-medicated inhibition of neuronal migration at both 50% conditioned medium and 100% conditioned medium concentrations. CONCLUSION: Our results show that ROBO2 p.G114W is a loss-of-function mutation disrupting normal SLIT2-ROBO2 chemorepulsive activity on SVZa neuronal migration, suggesting that the presence of this missense mutation compromises SLIT2-ROBO2 signaling and contributes to the development of CAKUT. / 2020-07-03T00:00:00Z

In der vorliegenden Arbeit wurden die spezifischen Merkmale des genotypischen und phäno-typischen Spektrums seltener HNF1ß-assoziierter Erkrankungen in einer regionalen Kohorte systematisch erhoben und analysiert. So wurden Genotyp-/Phänotyp-Assoziationen in der re-gionalen Kohorte mit den Ergebnissen bereits publizierter HNF1B-Kohorten verglichen. Die diagnostische Wertigkeit des klinischen HNF1ß-Scores nach Faguer et al. wurde retrospektiv validiert. Zudem wurde überprüft, ob sich anhand der Ergebnisse ein populationsspezifischer regionaler Hotspot nachvollziehen lässt. Die Kohorte bestand aus 17 Patienten (neun männlich, acht weiblich) aus neun Familien mit einem Durchschnittsalter von 39,2 Jahren (Bereich 1-92 Jahre). Die genetischen Befunde zur molekularen Diagnosestellung umfassten 47% missense-Varianten, 24% trunkierende (non-sense)-Varianten und 29% große Deletionen im HNF1B-Gen. Ein regionaler Hotspot geneti-scher Veränderungen beziehungsweise eine regionale Founder-Mutation konnten in der Untersuchung nicht nachgewiesen werden. Das phänotypische Spektrum HNF1ß-assoziierter Erkrankungen reichte von MODY-Typ-5-Diabetes mit kongenitaler Nierenanomalie (engl. - congenital anomalies of the kidney and urinary tract - CAKUT) (47%), isoliertem CAKUT (35%) bzw. ADTKD (engl. - autosomal dominant tubulointerstitial kidney disease) (12%), bis MODY-Typ-5 ohne Nierenerkrankung (6%). Weiterhin war eine hohe inter- und intrafamiliäre Heterogenität auffällig. Pathologische Befunde der Nierenmorphologie/-funktion zeigten 94% der Patienten, mit zystischen Verände-rungen in 69% der Fälle. Das mittlere Alter bei Auftreten von chronischem Nierenversagen (engl. – end stage renal disease - ESRD) lag bei 32,4 Jahren (Bereich 3-92 Jahre). Diabetes mellitus betraf 53% der Patienten, Elektrolytstörungen traten in Form von Hypomagnesiämie in 80% der untersuchten Fälle auf. Auffälligkeiten der Kognition und Psyche lagen in 35% der Fälle vor, signifikant war in der Kohorte zudem das gehäufte Auftreten von Frühgeburtlichkeit (29%) und geringem Geburtsgewicht (35%). Im Vergleich phänotypischer und genotypischer Merkmale waren pathologische Befunde in der Pankreasmorphologie bei Patienten mit missense-Varianten häufiger anzutreffen (50%) als bei Patienten mit trunkierenden (nonsense)-Varianten (25%) oder großen Deletionen (0%). Hingegen waren Patienten mit Deletionen häufiger von Auffälligkeiten der Psyche und Kogni-tion betroffen (60%) als Patienten mit intragenen Varianten (37,5%), was sich mit den Ergebnissen anderer Kohortenstudien deckt. Der HNF1B-Score nach Faguer et al. zeigte in retrospektiver Prüfung mit einer Sensitivität von 88,2% gegenüber der in der Originalpublikation angegeben Sensitivität von 98,2% eine deutlich eingeschränkte diagnostische Wertigkeit. Es wurde dargestellt, dass die Score-Merkmale MODY/Pankreas, erhöhte Lebertransaminasen, Hypomagnesiämie und renaler Phänotyp eine Altersprogredienz zeigen und den Score in der Sensitivität herabsetzen können. Mögliche Modifikationen, die eine verbesserte Sensitivität bedingen, könnten die verstärkte Gewichtung einzelner Score-Merkmale oder die Inklusion der Aspekte Frühgeburtlichkeit/geringes Ge-burtsgewicht, Hyperurikämie im Kindesalter sowie Befunde der Psyche und Kognition mit sich bringen. Diese Empfehlung gilt insbesondere bei fehlender Nierendiagnose und/oder fehlender Familienanamnese, um Patienten mit mildem renalem Phänotyp und de-novo-Varianten besser erfassen zu können. Obgleich die Kohortengröße die Aussagekraft der Studie einschränkt, konnte das Spektrum seltener HNF1ß-assoziierter Erkrankungen in einer regionalen Mehrgenerationenkohorte umfassend darge-stellt und analysiert werden. Für das verbesserte Verständnis der ausgeprägten intrafamiliären Heterogenität HNF1ß-assoziierter Erkrankungen werden zukünftige Untersuchungen auf epigeneti-sche und genetische Modifikatoren notwendig sein, um betroffenen Familien eine verbesserte Krankheitsprädiktion und letztlich auch zielgerichtete Therapieoptionen zu ermöglichen.:Abbildungsverzeichnis III Tabellenverzeichnis IV Abkürzungsverzeichnis V 1 Einführung 1 1.1 Transkriptionsfaktor HNF1ß 1 1.1.1 Keimbahnmutationen in HNF1B und Krankheitsmerkmale 3 1.2 Assoziierte Erkrankungen bei HNF1B-Keimbahnmutation 7 1.2.1 MODY und RCAD 7 1.2.2 CAKUT 8 1.2.3 ADTKD 8 1.3 Klinische und genetische Diagnose und HNF1B-Score 10 2 Fragestellung und Zielsetzung 12 3 Patienten und Methoden 13 3.1 Rekrutierung der Patientenkohorte 13 3.2 Genetische Testung und Befundinterpretation 14 3.3 Klinische Charakterisierung 16 3.3.1 Abfrage elektronischer Gesundheitsdaten (SAP) 16 3.3.2 Fragebogen für Patienten 16 3.3.3 Fragebogen für behandelnde Ärzte und Vorbehandler 16 4 Ergebnisse 17 4.1 Zusammensetzung der Kohorte 17 4.2 Genotypische Merkmale 17 4.2.1 Vererbung - dominant versus de-novo 20 4.3 Klinische Charakterisierung, Phänotypische Merkmale 21 4.4 Assoziationen zwischen Geno- und Phänotyp 27 4.4.1 Alter bei ESRD 27 4.4.2 Diabetes und Alter bei Erstdiagnose 28 4.4.3 BMI im Zusammenhang mit Diabetes 29 4.4.4 Psyche und Kognition 30 4.4.5 Frühgeburtlichkeit und geringes Geburtsgewicht 30 4.4.6 Arterielle Hypertonie und Alter bei Erstdiagnose 35 4.5 HNF1B-Score im retrospektiven Abgleich 36 5 Wissenschaftliche Diskussion 40 6 Zusammenfassung der Arbeit 53 7 Literaturverzeichnis 55 8 Anlagen 61 Anlage 1: Fragebogen für Patienten 61 Anlage 2: Fragebogen für behandelnde Ärzte 62 9 Eigenständigkeitserklärung 63 10 Danksagung 64

HNF1β is a transcription factor expressed during nephrogenesis in the ureteric bud and in the tubular epithelia derived from the metanephric mesenchyme. Mutations in HNF1B/MODY5 represent one of the most prevalent human genetic defects responsible for Congenital Abnormalities of Kidney and Urinary Tract (CAKUT). To investigate the role played by HNF1beta during kidney development, I made use of a CRE-LoxP strategy to inactivate Hnf1b in different compartments and at different time points during mouse kidney morphogenesis. My results showed that Hnf1b is required for the expression of several key genes including Wnt9b, Emx2, Pax2 and Lhx. These genes are normally expressed in the ureteric bud and their absence leads to the formation of rudimentary kidneys, characterized by abnormal ureteric bud branching and lack of mesenchymal to epithelial transition. On the other hand, the specific inactivation of Hnf1b in the metanephric mesenchyme does not affect the early steps of epithelisation but leads to severe malformation of nephron precursors. In the absence of HNF1β, S-Shaped bodies lack the formation of a bulge of epithelial cells that normally give rise to Henle's loops and proximal tubules. At the molecular level, these defects are associated with a decreased expression of Dll1, a Notch ligand that is directly controlled by HNF1β. This downregulation leads to a defective activation of the Notch pathway in the prospective tubular compartment of comma and S-shaped bodies. Preliminary results using a highly chimeric inactivation of Hnf1b in the mesenchyme showed that the spotted absence of Hnf1b does not prevent nephrogenesis. However, tubules are shorter and partially cystic. My results showed that murine models for Hnf1b deficiency recapitulates many of the malformations described in MODY5 patients. All together, my results improved our understanding of the genetic program controlled by HNF1β during kidney development whose dysfunction may lead to CAKUT in patients

Das Ziel dieser Arbeit war die Identifikation und Assoziation nierenpathogener Gen-Varianten mit dem klinischen Phänotyp einer chronischen Niereninsuffizienz (CKD) durch chronisch tubulo-interstitielle Nephritis (CIN) unbekannter Ursache bei Erwachsenen. Die Auswahl der Studienkohorte erfolgte anhand festgelegter histologischer und klinischer Kriterien (prädominante CIN unklarer Ursache), die sich in 52 von 785 Biopsie-Befunden aus den Jahren 1983 bis 2013 finden ließen. Insbesondere aufgrund fehlender Kontaktierbarkeit infolge des langen Beobachtungszeitraums konnten letztlich 10 der 52 Probanden rekrutiert und in die genetische Analyse inkludiert werden. Nach der Durchführung einer Exom-Sequenzierung wurden die Rohdatensätze jedes einzelnen Probanden auf ausschließlich seltene Varianten gefiltert. Der verbliebene Datensatz wurde dann auf seltene Varianten in 199 bekannten mit hereditären Nephropathien assoziierten Gene hin untersucht (virtuelles CKD-Genpanel). Zunächst konzentrierten wir uns auf Gene die mit tubulo-interstitiellen Nephropathien assoziiert sind (NPHP-RC, ARPKD, ADTKD). Im weiteren Verlauf inkludierten wir Gene für glomeruläre Nephropathien (FSGS und COL4-Nephropathie/Alport-Syndrom) und kongenitale Nierenanomalien (CAKUT). Die dabei detektierten genetischen Varianten wurden auf mögliche Pathogenität anhand der ACMG-Klassifizierung final bewertet. Daraus resultierten bei vier Probanden insgesamt fünf wahrscheinlich pathogene Varianten der ACMG-Klasse 4 und 5 (pathogenic, likely pathogenic) in den Genen NPHS2, COL4A4, COL4A3 und DSTYK. Die diagnostisch bedeutsamen Varianten wurden in der Literatur bereits im Zusammenhang mit hereditäre FSGS, Kollagen-IV-Nephropathie und CAKUT beschrieben. Bei einem Probanden (A5204) mit pathogenen Varianten im NPHS2-Gen konnten wir mittels Segregationsanalyse der Eltern den klinischen Phänotyp eindeutig zuordnen. Des Weiteren konnten wir 12 Varianten unklarer Signifikanz (VUS) bei insgesamt sechs Probanden ausfindig machen, welche sich teilweise in funktionell bedeutsamen Genregionen befinden. Hier zu nennen sind insbesondere die gefundenen VUS-Varianten in den Genen TNXB und FN1, die eine Pathogenität nahelegen, deren Bedeutung aber für die Entwicklung einer chronischen Niereninsuffizienz in der vorliegenden Studie nicht abschließend beurteilt werden konnte. Zusammenfassend demonstriert diese Arbeit die häufig fehlende Übereinstimmung von histologischen Diagnosen (vordergründig tubulo-interstitielle Nephropathie) und genetischen Diagnosen (vordergründig glomeruläre Nephropathie) in der Abklärung einer chronischen Niereninsuffizienz. Insbesondere zeigt sich in der vorliegenden Arbeit der Wert einer breiten genetischen Analyse zur genaueren ätiologischen Abklärung von CKD-Patienten mit unspezifischen nephropathologischen Veränderungen, wie der der chronisch-interstitiellen Nephritis.:1 Inhaltsverzeichnis ........................................................................................................................... 1 2 Abkürzungsverzeichnis ................................................................................................................... 3 3 Einführung ....................................................................................................................................... 6 3.1 Chronische Niereninsuffizienz (CKD) ...................................................................................... 6 3.1.1 Bedeutung der Nierenbiospie ......................................................................................... 8 3.1.2 CIN – chronische interstitielle Nephritis .......................................................................... 9 3.2 Hereditäre chronische Nephropathien .................................................................................. 9 3.2.1 Hereditäre tubulo-interstitielle Nephropathien ............................................................ 11 3.2.1.1 Nephronophthise (NPHP) / Nephronophthise-assoziierte Ziliopathien .................... 11 3.2.1.2 ADPKD – autosomal dominante polyzystische Nierenerkrankung ........................... 14 3.2.1.3 ARPKD – autosomal rezessive polyzystische Nierenerkrankung ............................... 15 3.2.1.4 ADTKD – autosomal dominante tubulo-interstitielle Nierenerkrankung .................. 15 3.2.2 Hereditäre Glomerulopathien ....................................................................................... 16 3.2.2.1 Alport-Syndrom / Syndrom der dünnen Basalmembran (TBMD, TBMN) ................. 16 3.2.2.2 FSGS – fokal segmentale Glomerulosklerose ............................................................ 17 3.2.3 CAKUT ............................................................................................................................ 17 4 Aufgabenstellung .......................................................................................................................... 18 5 Material und Methoden ............................................................................................................... 19 5.1 Studienaufbau ....................................................................................................................... 19 5.1.1 Nierenbiopsien und histologischer Befund ................................................................... 19 5.1.2 Auswahl und Rekrutierung der Probanden ................................................................... 19 5.2 Exom-Sequenzierung ............................................................................................................ 20 5.2.1 Definition und Bedeutung ............................................................................................. 20 5.2.2 Durchführung des WES .................................................................................................. 21 5.2.3 Zu untersuchende Gene ................................................................................................ 21 5.3 Filterung und Analyse genetischer Varianten...................................................................... 24 5.3.1 Filterkriterien für Rohdatensätze .................................................................................. 24 5.3.2 Prädiktionstools für genetische Varianten .................................................................... 27 5.3.3 Mutationsdatenbank (HGMD) ....................................................................................... 28 5.3.4 ACMG-Klassifizierungssystem ....................................................................................... 28 6 Ergebnisse ..................................................................................................................................... 29 6.1 WES-Datenqualität ............................................................................................................... 29 6.2 Ergebnisse anhand der ACMG-Klassifizierung ..................................................................... 31 6.2.1 Genetische Varianten der Klasse 4 und 5 (pathogen und wahrscheinlich pathogen) .. 31 6.2.2 Genetische Varianten der Klasse 3 (VUS) ...................................................................... 36 7 Diskussion ..................................................................................................................................... 43 8 Zusammenfassung ........................................................................................................................ 49 9 Literaturverzeichnis ...................................................................................................................... 51 10 Anlagen ......................................................................................................................................... 57 10.1 Abbildungsverzeichnis ........................................................................................................... 57 10.2 Tabellenverzeichnis ............................................................................................................... 57 11 Selbstständigkeitserklärung ......................................................................................................... 58 12 Lebenslauf 13 Danksagung

Les données épidémiologiques indiquent que le diabète maternel est associé de manière significative aux anomalies congénitales des reins et des voies urinaires (CAKUT), ce qui implique un risque accru de CAKUT chez la progéniture des mères diabétiques par rapport à la population globale. Les causes de CAKUT sont multifactorielles, impliquant des facteurs génétiques et environnementaux. Le récepteur de l’angiotensine II de type 2 (AT2R) est l’un des gènes candidats impliqués dans le CAKUT humain et murin. Bien que de nombreuses études soutiennent l’influence des facteurs génétiques et environnementaux sur le développement rénal et la pathogenèse de CAKUT, les effets du gène AT2R et du milieu hyperglycémique in utero sur le développement rénal et les effets à long terme chez les enfants de mères diabétiques ne sont pas clairs. Cette thèse a pour objectif d'étudier l'influence de chaque facteur individuellement, ainsi que l'interaction entre ces deux facteurs. Premièrement, nous avons examiné si le déficit en AT2R (AT2RKO) altère la glomérulogenèse via la formation, la maturation et l'intégrité des podocytes. Nous avons observé que la glomérulogenèse était diminuée chez les embryons E15 AT2RKO, mais le nombre de néphrons ne présentaient aucune différence entre les nouveaux-nés AT2RKO et les souris de type sauvage. Les souris AT2RKO présentaient une dysplasie rénale avec un volume de touffes glomérulaires et un nombre de podocytes inférieurs à l’âge de trois semaines. Nos études ont démontré que la perte d’AT2R via l’augmentation de la génération des dérivés réactifs de l’oxygène (ROS) induite par la NADPH oxydase 4 (Nox4) stimulait l’interaction avec la protéine Hhip (‘Hedgehog interacting protein’), ce qui déclenchait en outre soit l’apoptose des podocytes par l’activation des voies de la caspase- 3 et de la p53, soit la transition épithéliale-mésenchymateuse des podocytes (EMT) par l’activation de la signalisation TGFβ1–Smad2/3. L'ARNm de Hhip glomérulaire était régulé positivement dans les biopsies rénales chez les patients atteints de glomérulosclérose segmentaire focale (FSGS). Les résultats suggèrent que le déficit en AT2R est associé à une perte ou un dysfonctionnement des podocytes et est dû, au moins en partie, à une expression accrue de Hhip ectopique dans les podocytes. Deuxièmement, nous avons cherché à établir les mécanismes sous-jacents par lesquels un milieu hyperglycémique in utero et un régime riche en graisses (HFD) après le sevrage accélèrent la programmation périnatale des lésions rénales. Nous avons observé que la progéniture des mères atteintes de diabète sévère avait un phénotype de restriction de croissance intra-utérine (IUGR) et avait développé une hypertension légère et des signes d'atteinte rénale à l'âge adulte. De plus, la progéniture nourrie avec une HFD post-sevrage présentait un rattrapage rapide de la croissance puis des lésions rénales associées à une augmentation de l’expression rénale de TGFβ1 et du collagène de type IV, à la production de ROS et à une accumulation de lipides rénaux, mais sans hypertension systémique. Des études in vitro ont démontré que le HFD ou les acides gras libres accéléraient le processus de programmation périnatale des lésions rénales, via une expression accrue de CD36 et de la protéine de liaison aux acides gras (Fabp4) qui cible les ROS, le facteur nucléaire-kappa B et le TGFβ1. Ces résultats indiquent que l'exposition précoce à l'HFD chez les enfants de mères diabétiques ayant subi une IUGR augmente le risque d'apparition de lésions rénales à l’âge adulte, mais pas d'hypertension. En résumé, AT2R joue un rôle essentiel dans la glomérulogenèse et influence l'intégrité et la fonction du podocyte via des altérations de l'expression de Hhip. En outre, les enfants de mères diabétiques ont un risque accru d'hypertension et de lésions rénales; la surnutrition postnatale accélère les lésions rénales chez ces enfants. Bien que le gène AT2R et le milieu hyperglycémique in utero aient tous les deux un impact sur le développement du rein et sur les maladies rénales ultérieures, l'interaction entre ces deux facteurs doit encore faire l'objet d'études supplémentaires. / Epidemiologic data indicate that maternal diabetes significantly associates with congenital anomalies of the kidney and urinary tract (CAKUT), which implies an increased chance of CAKUT in the offspring of mothers with diabetes compared to the general population. The causes of CAKUT are multifactorial, involving genetic and environmental factors. The angiotensin II receptor type 2 (AT2R) is one of the candidate genes to be implicated in both human and murine CAKUT. Although numerous studies support the influence of genetic and environmental factors on kidney development and the pathogenesis of CAKUT, the impacts of the AT2R gene and hyperglycemic milieu in utero on kidney development and long-term outcomes in the offspring of diabetic mothers remain unclear. This thesis aims to investigate the influence of each factor individually, as well as their interaction. Firstly, we investigated whether AT2R deficiency (AT2R knock-out (KO)) impairs glomerulogenesis via podocytes formation, maturation and integrity. We observed that glomerulogenesis is decreased in AT2RKO embryos at embryonic day 15 (E15), but actual nephron numbers are no different between AT2RKO and wild-type newborn mice. AT2RKO mice exhibited renal dysplasia with lower glomerular tuft volume and reduced podocyte numbers at the age of three weeks. Our studies demonstrated that loss of AT2R via NADPH oxidase 4 (Nox4)-derived reactive oxygen species (ROS) generation stimulates ectopic hedgehog interacting protein (Hhip) expression, which further triggers either podocyte apoptosis by the activation of the caspase-3 and p53 pathways or podocyte epithelial–to– mesenchymal transition (EMT) by the activation of TGFβ1–Smad2/3 signaling. Glomerular Hhip mRNA is upregulated in kidney biopsies of patients with focal segmental glomerulosclerosis (FSGS). The results suggest that AT2R deficiency is associated with podocyte loss/dysfunction and is mediated, at least in part, via increased ectopic Hhip expression in podocytes. Secondly, we aimed to establish the underlying mechanisms by which a hyperglycemic milieu in utero and a post-weaning high-fat diet (HFD) accelerate the perinatal programming of kidney injury. We observed that the offspring of dams with severe maternal diabetes have an intrauterine growth restriction (IUGR) phenotype and develop mild hypertension and evidence of kidney injury in adulthood. Moreover, those offspring fed with a post-weaning HFD result in rapid catch-up growth and subsequent profound kidney injury associated with the augmentation of renal TGFβ1 and collagen type IV expression, increased production of ROS, and accumulation of renal lipids, but not systemic hypertension. In vitro studies demonstrated that HFD or free fatty acids accelerate the process of perinatal programming of kidney injury, via increased CD36 and fatty acid-binding protein 4 (Fabp4) expression, which targets ROS, nuclear factor-kappa B and TGFβ1 signaling. These results indicate that early postnatal exposure to HFD in IUGR offspring of diabetic dams increases the risk of later developing kidney injury, but not hypertension. In summary, AT2R plays an essential role in glomerulogenesis and influences the podocyte integrity and function via alterations of Hhip expression. In addition, the offspring of diabetic mothers have an increased risk of hypertension and kidney injury; postnatal overnutrition further accelerates kidney injury in those offspring. Although both AT2R and hyperglycemic milieu in utero have an impact on kidney development and later kidney diseases, the interaction between these two factors still needs further studies.