La néphropathie diabétique est une maladie rénale caractérisée par un syndrome néphrotique et de la glomérulosclérose. Celle-ci est reliée à l’angiopathie de capillaires suite au diabète. Il s’agit d’une importante cause d’insuffisance rénale en Amérique. Or, les anomalies tubulaires comme l’apoptose ou le détachement de tubules des glomérules sont reconnues comme étant de bons marqueurs de progression de cette maladie. Ainsi, il a été proposé au cours des travaux reliés à cette thèse d’étudier les différents mécanismes moléculaires reliés à l’apoptose des tubules proximaux, en particulier dans un thème de relation avec les dommages reliés aux espèces réactives oxygénées (ROS). Une des hypothèses développée au cours de précédents travaux faisait état que l’une des sources initiales qui entrainent le développement de dommages tubulaires soit régulée à travers la production de ROS dérivés des NADPH oxydases. Ainsi, une des premières séries d’expériences entreprises au cours de cette thèse a été effectuée sur un modèle animal de diabète de type 2, la souris db/db. Suite à la caractérisation des différentes pathologies rénales et leur réduction par la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase dans les tubules proximaux, des expériences de micro-puces d’expression génétiques furent effectuées. À l’aide de cet outil et par des analyses bioinformatiques, il a été possible d’établir un profilage de gènes reliés à différentes voies de signalisation modulées par le diabète et la catalase. Ainsi, il a été possible d’effectuer de plus amples études sur des gènes reliés à l’apoptose surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques. Un des gènes pro-apoptotique mieux caractérisé durant cette thèse fut le gène Bmf, un membre de la famille des régulateurs de Bcl-2 impliqués dans l’apoptose via le relâchement de cytochrome c de la mitochondrie. Ainsi, il a été déterminé que ce gène est surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques, et que celui-ci était augmenté dans différents modèles in vitro de diabète. Cela a permis de conclure que Bmf joue sans doute un rôle important la régulation de l’apoptose et de l’atrophie des tubules proximaux. Une autre étude effectuée dans le cadre de cette thèse était reliée avec l’utilisation d’un modèle transgénique afin de mieux définir le rôle que jouent les dommages reliés au stress oxydatif dans la progression des pathologies rénales reliées à l’induction du système rénine-angiotensine. Les résultats obtenus ont permis de déterminer que la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase a permis de réduire les différentes pathologies rénales observées dans les souris transgéniques, ce qui permet de conclure que les espèces réactives oxygénées jouen un rôle important dans le développement de l’hypertension et des dommages rénaux. / Diabetic nephropathy is a disease characterized by a nephrotic syndrome and glomerulosclerosis. It is related to capillaries angiopathy caused by diabetes. It is one of the main sources of end stage renal disease in America. Tubular anomalies such as apoptosis or tubular detachment from glomeruli are known to be efficient markers for the progression of this disease. Thus, it has been proposed during the work related to this thesis to study the different molecular mechanisms linked with proximal tubules apoptosis, particularly those related with reactive oxygen species (ROS). A previously stated hypothesis made by our laboratory stated that one of the initial sources of the development of tubular damages may be regulated by the production of ROS by NADPH oxidases. Thus, one of the first series of experiments carried during this thesis was done on an animal model of type 2 diabetes, the db/db mouse. Following the characterization of different renal pathologies and their reduction in the proximal tubules by the antioxidant enzyme catalase, experiment with genetics expression microarrays were carried. Using this tool and bioinformatics analysis, it was possible to profile different genes linked to pathways involved by diabetes and the catalase enzyme. Thus, it was possible to carry further studies on these genes linked to apoptosis and overexpressed in the proximal tubules of diabetic mice. One of the pro apoptotic genes characterized in this thesis was the Bmf gene, a member of the family of Bcl-2 regulator, involved in apoptosis related to the release of cytochrome c from the mitochondria. Thus, it was determined that this gene is overexpressed in the proximal tubules of diabetic mice, and that it was also upregulated by in vitro models of diabetes. This enabled our team to conclude that Bmf must play an important role in the regulation of apoptosis and atrophy of the proximal tubules. Another study carried during this thesis was linked with the use of a transgenic animal model to better define the role played by damages related to oxidative stress in the progression of renal pathologies related to renin-angiotensin system activation. The results obtained by this study stated that overexpression of the antioxidant enzyme catalase managed to reduce the different kidney pathologies observed in the transgenic model, which let us conclude that reactive oxygen species have an important role to play in the development of hypertension and kidney damages.

Objectif : Étudier les mécanismes apoptotiques impliqués dans la néphropathie diabétique en identifiant les gènes responsables de l’apoptose et activés par les espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les cellules de tubules proximaux rénaux (RPTC) de différents modèles diabétiques. Méthodes : Une hybridation par puce à AND a été réalisée sur les ARN extraits à partir de RPTC de souris heterozygotes db/m+, db/db and db/db catalase (CAT)-transgénique (Tg) de 20 semaines. Des expériences de PCR en temps réel et d’immunohistochimie réalisées sur ces modèles et sur le modèle ou le diabète avait été induit par traitement au streptozotocin (STZ) ont permis de valider les gènes apoptotiques identifiés par puce à ADN. Des RPTC immortalisées de rat ont été utilisées pour montrer l’activité de ces gènes apoptotique et la régulation de leur expression. De plus, une étude additionnelle réalisée sur des sections rénales provenant de patients diabétiques et non diabétiques a démontré également une surexpression de ces gènes apoptotiques dans les IRPTC. Résultats: L’expression de Bcl-2-modifying factor (Bmf), une protéine apoptotique, semble augmentée dans les RPTC de souris db/db comparé aux souris contrôles db/m+, ou aux souris db/db CAT-tg. La surexpression de Bmf a également été identifiée dans les RPTC du modèle diabétique STZ. La normalisation de l’hyperglycémie chez ces souris par traitement à l’insuline semble normaliser également l’expression de Bmf. In vitro, la surexpression du cDNA de Bmf dans les RPTC promouvoit l’apoptose et augmente l’activité de caspase 3. La stimulation de RPTC de Rat avec le glucose élevé (25mM de D-glucose) semble augmenter l’expression de Bmf et le traitement de ces cellules avec la roténone, les Diphénylène iodonium, la catalase et l’apocynine semble renverser cette stimulation. L’inhibition de Bmf avec un siRNA semble réduire l’apoptose induite par le glucose élevé. L’expression de Bmf a également été démontrée dans les RPTC de patients diabétiques. Conclusion: Ces résultats ont démontré une surexpression de Bmf dans les RPTC de différents modèles diabétiques et suggèrent son potentiel rôle dans la régulation de l’apoptose et de l’atrophie tubulaire chez les diabétiques. / Objective: To investigate the mechanisms underlying tubular apoptosis in diabetes by identifying pro-apoptotic genes that are differentially upregulated by reactive oxygen species in renal proximal tubular cells (RPTCs) in models of diabetes. Research Design and Methods: Total RNAs isolated from renal proximal tubules (RPTs) of 20 week-old heterozygous db/m+, db/db and db/db catalase (CAT)-transgenic (Tg) mice were used for DNA chip microarray analysis. Real time-quantitative polymerase chain reaction assays, immunohistochemistry and mice rendered diabetic with streptozotocin were used to validate the pro-apoptotic gene expression in RPTs. Cultured rat RPTCs were used to confirm the apoptotic activity and regulation of pro-apoptotic gene expression. Additionally, studies in kidney tissues from patients with and without diabetes were employed to confirm enhanced pro-apoptotic gene expression in RPTs. Results: Bcl-2-modifying factor (Bmf) was differentially upregulated (p<0.01) in RPTs of db/db mice as compared to db/m+ and db/db CAT-Tg mice and in RPTs of streptozotocin-induced diabetic mice in which insulin reversed this finding. In vitro, Bmf cDNA overexpression in rat RPTCs co-immunoprecipated with Bcl-2, enhanced caspase-3 activity and promoted apoptosis. High glucose (HG, 25 mM) induced Bmf mRNA expression in RPTCs, while rotenone, catalase, diphénylèneiodonium and apocynin decreased it. Knockdown of Bmf with small interference RNA reduced HG-induced apoptosis in RPTCs. Importantly, enhanced Bmf expression was detected in RPTs of kidneys from patients with diabetes. Conclusion: These data demonstrate differential up-regulation of Bmf in diabetic RPTs and suggest a potential role for Bmf in regulating RPTC apoptosis and tubular atrophy in diabetes.

Le diabète de type 2 (DT2) est une maladie chronique associée à de graves et coûteuses complications. Dans un contexte de restriction budgétaire, il est nécessaire de pouvoir estimer les ressources à affecter à la prise en charge des maladies chroniques et donc de suivre l’évolution épidémiologique et économique d’une telle maladie. Une base de données a été construite à partir des données médico-administratives de l’assurance maladie luxembourgeoise. Elle comprenait les consommations de soins, associées au diabète et ses complications, des patients diabétiques de type 2 traités entre 2000 et 2006. L’objectif était d’étudier les champs d’utilisation de ces données et leurs applications possibles pour les décisions en santé publique. Cette thèse en donne quelques exemples. En 2006, la prévalence du DT2 au Luxembourg était de 3,79% (N= 17 070). Un algorithme a permis d’identifier trois stades de la néphropathie diabétique (3,77% des cas de DT2 en 2006). L’analyse de l’adhérence aux recommandations européennes de bonnes pratiques médicales a mis en évidence une situation critique associée à certains facteurs (médecin traitant, type de traitement, région de résidence…). Les dépenses moyennes d’un patient en hémodialyse a été estimé à 116 647€/patient en 2006. Enfin, une analyse médico-économique a montré la dominance coût-efficace d’une stratégie d’implémentation de la dialyse péritonéale sur la situation actuelle. Malgré les difficultés à évaluer leur qualité, les données médico-administratives offrent une source d’informations précieuses pour les décideurs publics et les professionnels de la santé, dans le but d’améliorer la prise en charge des patients. / Type 2 diabetes (T2D) is a chronic disease associated with many severe and costly complications. In a context of budgetary constraint, it is necessary to obtain an estimate the amount of resources to allocate to the management of chronic diseases. This includes monitoring the epidemiologic and economic evolutions. A database was built from medico-administrative databases of the national health insurance of Luxembourg. It included the healthcare consumptions associated with diabetes and its complications, of all type 2 diabetic patients treated in Luxembourg between 2000 and 2006. The objectives were to study the fields of use of this database and the possible applications for public health decision-making. This thesis gives some examples. In 2006, T2D prevalence in Luxembourg was 3.79% (N= 17070). An algorithm was built and permitted to identify three stages of diabetic nephropathy (3.77% of T2D cases in 2006). The analysis of the adherence to European follow-up guidelines showed a critical situation associated to several factors (treating physician, type of treatment, living region…). The mean costs associated with patients in dialysis were estimated at 116 647€/patient in 2006. Finally, a health-economic evaluation showed the dominance of a strategy promoting peritoneal dialysis in Luxembourg over the present situation.

Plusieurs expériences et études cliniques ont démontré que l’activation du système rénine-angiotensine (RAS) peut induire l’hypertension, un facteur de risque majeur pour les maladies cardiovasculaires et rénales. L’angiotensinogène (Agt) est l’unique substrat du RAS. Cependant, il n’a pas encore été démontré si l’activation du RAS intrarénal peut à elle seule induire des dommages rénaux, indépendamment de l’hypertension systémique, et ainsi jouer un rôle prépondérant dans la progression de la néphropathie diabétique. Afin d’explorer le rôle du RAS intrarénal dans les dommages rénaux, un diabète a été induit par l’injection de streptozotocin chez des souris transgéniques (Tg) surexprimant l’Agt de rat dans les cellules des tubules proximaux du rein (RPTC). Les souris Tg diabétiques ont été traitées soit avec des inhibiteurs du RAS (perindopril et losartan), de l’insuline ou une combinaison des deux pour 4 semaines avant d’être euthanasiées. Pour une autre étude, des souris Tg non-diabétiques ont été traitées soit avec des inhibiteurs du RAS, l’hydralazine (vasodilatateur) ou l’apocynine (inhibiteur de la NADPH oxydase) pour une période de 8 semaines avant l’euthanasie. Des souris non-Tg ont été utilisées comme contrôles. Des cellules immortalisées de tubule proximal de rat (IRPTC) transfectées de manière stable avec un plasmide contenant l’Agt ou un plasmide contrôle ont été employées comme modèle in vitro. Nos résultats ont démontré que les souris Tg présentaient une augmentation significative de la pression systolique, l’albuminurie, l’apoptose des RPTC et l’expression de gènes pro-apoptotiques par rapport aux souris non-Tg. Les mêmes changements ont été observés chez les souris Tg diabétiques par rapport aux souris non-Tg diabétiques. L’insuline et/ou les inhibiteurs du RAS ont permis d’atténuer ces changements, sauf l’hypertension qui n’était réduite que par les inhibiteurs du RAS. Chez les IRPTC transfectées avec l’Agt in vitro, les hautes concentrations de glucose augmentent l’apoptose et l’activité de la caspase-3 par rapport aux cellules contrôles et l’insuline et/ou les inhibiteurs du RAS empêchent ces augmentations. En plus des changements physiologiques, les RPTC des souris Tg présentent aussi une augmentation significative de la production des espèces réactive de l’oxygène (ROS) et de l’activité de la NADPH oxydase, ainsi qu’une augmentation de l’expression du facteur de croissance transformant-beta 1 (TGF-β1), de l’inhibiteur activateur du plasminogène de type 1 (PAI-1), des protéines de la matrice extracellulaire, du collagène de type IV et de la sousunité p47 de la NADPH oxydase. Le traitement des souris Tg avec l’apocynine et le perindopril a permis d’améliorer tous ces changements, sauf l’hypertension qui n’était pas corrigée par l’apocynine. D’autre part, l’hydralazine a prévenu l’hypertension, sans modifier l’albuminurie, l’apoptose des RPTC ou l’expression des gènes pro-apoptotiques. Ces résultats montrent bien que l’activation du RAS intrarénal et l’hyperglycémie agissent de concert pour induire l’albuminurie et l’apoptose des RPTC, indépendamment de l’hypertension systémique. La génération des ROS via l’activation de la NADPH oxydase induit en partie l’action du RAS intrarénal sur l’apoptose des RPTC, la fibrose tubulo-interstitielle et l’albuminurie chez les souris Tg. D’autre part, une expérience en cours a tenté d’encore mieux délimiter les effets de l’activation du RAS intrarénal, tout en éliminant la néphrotoxicité du STZ. Pour cette étude, les souris Tg surexprimant l’Agt de rat dans leurs RPTC ont été croisées aux souris Ins2Akita, un modèle spontané de diabète de type I, afin de générer des souris Akita-rAgt-Tg. Les résultats préliminaires indiquent que le RAS intrarénal est activé dans les souris Akita et que la combinaison avec l’hyperglycémie induit du stress du réticulum endoplasmique (ER) dans les RPTC in vivo. Le stress du ER contribue à l’apoptose des RPTC observée dans le diabète, à tout le moins dans le modèle Akita. Le traitement avec des inhibiteurs du RAS permet d’atténuer certains des dommanges rénaux observés dans les souris Akita-rAgt-Tg. / Experimental and clinical studies have shown that renin-angiotensin system (RAS)activation may lead to hypertension, a major cardiovascular and renal risk factor. Angiotensinogen (Agt) is the sole substrate of the RAS. However, it is unclear whether intrarenal RAS activation alone could induce kidney injury independently of systemic hypertension and play an important role in the progression of diabetic nephropathy (DN). To explore the role of intrarenal RAS in kidney injury, transgenic (Tg) mice overexpressing rat Agt in their renal proximal tubular cells (RPTCs) were rendered diabetic by streptozotocin (STZ). Diabetic Tg mice were treated with RAS blockers (perindopril and losartan), insulin or a combination of both and then euthanized after 4 weeks of treatment. In a separate study, non-diabetic Tg mice were treated with RAS blockers or hydralazine (a vasodilator) or apocynin (an NADPH oxidase inhibitor) and then euthanized after 8 weeks of treatment. Non-Tg littermates served as controls in both studies. Immortalized rat proximal tubule cells (IRPTCs) stably transfected with Agt cDNA or control plasmid were used in the experiments as an in vitro model. Our results showed that non-diabetic Tg mice displayed a significant increase in systolic blood pressure (SBP), albuminuria, RPTC apoptosis, and proapoptotic gene expression. Diabetic Tg mice had a further increase of albuminuria, RPTC apoptosis, and proapoptotic gene expression, though the SBP of the diabetic Tg mice was similar to that of non-diabetic Tg mice. RAS blockers and/or insulin treatments markedly attenuated these changes, except that insulin had no impact on hypertension. In vitro, high-glucose melieu significantly increased apoptosis and caspase-3 activity in Agt stable transfectants compared to control cells, and these changes were attenuated by insulin and/or RAS blockers. Furthermore, non-diabetic Tg mice showed significantly elevated reactive oxygen species (ROS) production and NADPH oxidase activity, as well as enhanced expression of transforming growth factor-beta 1 (TGF-β1), plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), extracellular matrix proteins, collagen type IV, and NADPH oxidase subunit p47 in their RPTC. Treatment with apocynin and perindopril ameliorated these changes, but apocynin had no effect on SBP. In contrast, hydralazine prevented hypertension but not albuminuria, RPTC apoptosis, or proapoptotic gene expression. These data indicate that intrarenal RAS activation and hyperglycemia act in concert to induce albuminuria and RPTC apoptosis independent of systemic hypertension. ROS generation via NADPH oxidase activation mediates, at least in part, intrarenal RAS action on RPTC apoptosis, tubulointerstitial fibrosis and albuminuria in Tg mice. On the other hand, in an on-going experiment, to avoid the nephro-toxic effects of STZ and further delineate the effects of intrarenal RAS activation, Tg mice overexpressing rat Agt in their RPTCs were crossbred with Ins2Akita mice, a spontaneous type I diabetes model, to generate Akita-rAgt-Tg mice. Preliminary data indicated that hyperglycaemia and intrarenal RAS activation induced endoplasmic reticulum (ER) stress in RPTC in vivo, and the ER stress pathway contributed to RPTC apoptosis in diabetes, at least in the Akita model. RAS blockade was effective in attenuating some parameters of renal injury in AkitarAgt-Tg mice.

La néphropathie diabétique est une maladie rénale caractérisée par un syndrome néphrotique et de la glomérulosclérose. Celle-ci est reliée à l’angiopathie de capillaires suite au diabète. Il s’agit d’une importante cause d’insuffisance rénale en Amérique. Or, les anomalies tubulaires comme l’apoptose ou le détachement de tubules des glomérules sont reconnues comme étant de bons marqueurs de progression de cette maladie. Ainsi, il a été proposé au cours des travaux reliés à cette thèse d’étudier les différents mécanismes moléculaires reliés à l’apoptose des tubules proximaux, en particulier dans un thème de relation avec les dommages reliés aux espèces réactives oxygénées (ROS). Une des hypothèses développée au cours de précédents travaux faisait état que l’une des sources initiales qui entrainent le développement de dommages tubulaires soit régulée à travers la production de ROS dérivés des NADPH oxydases. Ainsi, une des premières séries d’expériences entreprises au cours de cette thèse a été effectuée sur un modèle animal de diabète de type 2, la souris db/db. Suite à la caractérisation des différentes pathologies rénales et leur réduction par la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase dans les tubules proximaux, des expériences de micro-puces d’expression génétiques furent effectuées. À l’aide de cet outil et par des analyses bioinformatiques, il a été possible d’établir un profilage de gènes reliés à différentes voies de signalisation modulées par le diabète et la catalase. Ainsi, il a été possible d’effectuer de plus amples études sur des gènes reliés à l’apoptose surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques. Un des gènes pro-apoptotique mieux caractérisé durant cette thèse fut le gène Bmf, un membre de la famille des régulateurs de Bcl-2 impliqués dans l’apoptose via le relâchement de cytochrome c de la mitochondrie. Ainsi, il a été déterminé que ce gène est surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques, et que celui-ci était augmenté dans différents modèles in vitro de diabète. Cela a permis de conclure que Bmf joue sans doute un rôle important la régulation de l’apoptose et de l’atrophie des tubules proximaux. Une autre étude effectuée dans le cadre de cette thèse était reliée avec l’utilisation d’un modèle transgénique afin de mieux définir le rôle que jouent les dommages reliés au stress oxydatif dans la progression des pathologies rénales reliées à l’induction du système rénine-angiotensine. Les résultats obtenus ont permis de déterminer que la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase a permis de réduire les différentes pathologies rénales observées dans les souris transgéniques, ce qui permet de conclure que les espèces réactives oxygénées jouen un rôle important dans le développement de l’hypertension et des dommages rénaux. / Diabetic nephropathy is a disease characterized by a nephrotic syndrome and glomerulosclerosis. It is related to capillaries angiopathy caused by diabetes. It is one of the main sources of end stage renal disease in America. Tubular anomalies such as apoptosis or tubular detachment from glomeruli are known to be efficient markers for the progression of this disease. Thus, it has been proposed during the work related to this thesis to study the different molecular mechanisms linked with proximal tubules apoptosis, particularly those related with reactive oxygen species (ROS). A previously stated hypothesis made by our laboratory stated that one of the initial sources of the development of tubular damages may be regulated by the production of ROS by NADPH oxidases. Thus, one of the first series of experiments carried during this thesis was done on an animal model of type 2 diabetes, the db/db mouse. Following the characterization of different renal pathologies and their reduction in the proximal tubules by the antioxidant enzyme catalase, experiment with genetics expression microarrays were carried. Using this tool and bioinformatics analysis, it was possible to profile different genes linked to pathways involved by diabetes and the catalase enzyme. Thus, it was possible to carry further studies on these genes linked to apoptosis and overexpressed in the proximal tubules of diabetic mice. One of the pro apoptotic genes characterized in this thesis was the Bmf gene, a member of the family of Bcl-2 regulator, involved in apoptosis related to the release of cytochrome c from the mitochondria. Thus, it was determined that this gene is overexpressed in the proximal tubules of diabetic mice, and that it was also upregulated by in vitro models of diabetes. This enabled our team to conclude that Bmf must play an important role in the regulation of apoptosis and atrophy of the proximal tubules. Another study carried during this thesis was linked with the use of a transgenic animal model to better define the role played by damages related to oxidative stress in the progression of renal pathologies related to renin-angiotensin system activation. The results obtained by this study stated that overexpression of the antioxidant enzyme catalase managed to reduce the different kidney pathologies observed in the transgenic model, which let us conclude that reactive oxygen species have an important role to play in the development of hypertension and kidney damages.

La glycogénose de type Ia (GSDIa) est une maladie métabolique rare causée par un déficit en glucose-6- phosphatase (G6Pase), menant à l'absence de production endogène de glucose. Cette pathologie est caractérisée par des hypoglycémies sévères, une hépatomégalie et une stéatose hépatique ainsi qu'une néphromégalie. En absence de traitement curatif, la prise en charge de cette maladie repose actuellement sur des mesures diététiques très strictes. Cependant, des complications apparaissent avec l'âge comme le développement de tumeurs hépatiques et la progression de la néphropathie vers l'insuffisance rénale. Afin d'étudier l'évolution de cette pathologie à long terme, nous avons utilisé des modèles murins originaux présentant une invalidation du gène de la sous-unité catalytique de la G6Pase spécifiquement au niveau du foie ou des reins. Dans ce travail, nous avons démontré que la déficience en G6Pase uniquement au niveau des reins est suffisante pour entrainer le développement de la pathologie rénale de la GSDIa. Les souris déficientes en G6Pase hépatique nous ont permis de mettre en évidence les effets délétères d'une consommation modérée de fructose ou de galactose et d'une alimentation riche en lipides, de type « cafétéria », sur la pathologie hépatique de la GSDIa, en particulier sur le développement tumoral. Nous avons également démontré chez ces souris l'efficacité et l'innocuité d'un traitement par thérapie génique ciblant le foie. Le transfert de gène avec un vecteur lentiviral, permettant l'intégration du transgène au génome, semble plus efficace qu'avec un vecteur AAV pour prévenir le développement de la pathologie hépatique de la GSDIa et l'apparition des tumeurs / Glycogen storage disease type Ia (GSDIa) is a rare metabolic disease caused by glucose-6-phosphatase (G6Pase) deficiency, leading to the absence of endogenous glucose production. This pathology is characterized by severe hypoglycemia, hepatomegaly, hepatic steatosis and nephromegaly. In the absence of a curative therapy, the current treatments available consist in strict dietary management. However, various complications occur with aging, such as hepatic tumor development and progressive chronic renal disease leading to renal failure. In order to study the long term pathology development, we used original mouse models, presenting an invalidation of the gene encoding the G6Pase catalytic subunit, specifically in the liver or in the kidneys. In this work, we demonstrated that renal G6Pase deficiency alone is sufficient to induce the development of the GSDIa nephropathy. Mice with liver-specific G6Pase deficiency allowed us to highlight the deleterious effects of high-fat diet, such as « fast-food » diet, as well as moderate consumption of fructose or galactose on the hepatic GSDIa pathology, particularly on tumor development. Furthermore, we demonstrated the efficiency and innocuity of gene therapies targeting the liver in these mice. Gene transfer with a lentiviral vector, allowing transgene integration into the genome, seems to be more efficient than an AAV vector in preventing the development of hepatic GSDIa pathology and tumor formation

Le diabète de type 2 (DT2) représente un enjeu de santé publique au regard de ses complications, qui sont des maladies complexes, où interagissent des déterminants génétiques et environnementaux.L'objectif de ce travail était d'étudier ces déterminants dans trois populations indépendantes de patients DT2 en couplant études transversales (DIAB2NEPHROGENE) et longitudinales (SURDIAGENE et DIABHYCAR) totalisant 7767 sujets. Via une approche gène-candidat, nous avons focalisé nos recherches sur le système des peptides natriurétiques, le gène NPR3 (codant le récepteur de clairance aux peptides natriurétiques) et les apports sodés puis la voie métabolique des hormones sexuelles, le gène CYP19A1 (codant l’aromatase) et les concentrations de stéroïdes sexuels. Nous avons montré que l'allèle G du rs2270915 du NPR3 est un allèle de risque de pression artérielle (PA) plus élevée et de moindre sensibilité pressive à la réduction sodée qui ne confère pas d'augmentation significative de risque d'évènements cardiovasculaires (ECV) contrairement au rs6889608. Enfin, la survie sans ECV est significativement modulée par les apports en sel avec un risque de morbi-mortalité réduit chez les sujets diabétiques consommant le plus de sel malgré un niveau de PA plus élevé.Nous avons confirmé que le sexe masculin est un facteur de risque pour la néphropathie diabétique (ND) mais également pour la survenue d'ECV. Nous avons montré, chez les hommes, que des concentrations plus élevés d'oestradiol s'associent à une prévalence plus importante de ND mais ne se traduisent pas par une augmentation des événements rénaux oucardiovasculaires. CYP19A1 n'est associé ni avec les niveaux d'oestradiol, ni avec la prévalence ou la sévérité de la ND. Deux SNP s'associent toutefois significativement avec la survenue d'insuffisance rénale chronique terminale.Au total, nous avons identifié dans 2 voies métaboliques distinctes des déterminants génétiques de complications du DT2 ainsi qu'une interaction gène-environnement. / Type 2 diabetes (T2D) is a public health issue because of vascular and renal complications, which are complex diseases with interaction between genetic and environmental determinants.The objective of this work was to study these determinants in three independent populations of T2D patients by coupling cross-sectional (DIAB2NEPHROGENE) and longitudinal studies (SURDIAGENE and DIABHYCAR). Through a candidate-gene approach, we first focused on the natriuretic peptides system, NPR3 gene and sodium intake and then on the metabolic pathway of sex hormones, CYP19A1 gene (coding for aromatase) and sex steroid levels.Our first results showed that NPR3 rs2270915 G Allele was associated with high blood pressure (BP) and a reduced salt-sensitivity of BP. However, this SNP was not associated with any significant risk of cardio-vascular events (CVE) or death, at variance with rs6889608. Ultimately, CVE-free survival was impacted by salt intake with a reduced risk of morbi-mortality in those patients having the greatest intake, though a higher BP.In our second study, we confirmed that male gender was a risk factor for diabetic nephropathy (DN), but also for the occurrence of CVE. In men, we showed higher levels of estradiol (E2) associated with a higher prevalence of ND but without any significant increase in renal or CVE during follow-up. CYP19A1 variants were not associated with either E2 levels or the prevalence of ND. However, 2 SNPs tested, were significantly associated with the occurrence of end stage renal failure. Altogether, we have identified 2 different metabolic ways contributing to the genetic determinants of complications associated with T2D including a gene-environment interaction.

Notre équipe a identifié le thé Labrador [Rhododendron groenlandicum L. (Ericaceae)] comme une plante potentiellement antidiabétique de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale. Dans la présente étude, nous avons évalué les effets néphroprotecteurs potentiels de la plante. De la microalbuminurie et de la fibrose rénale ont été développées chez des souris alimentées avec une diète grasse (DG). Le R. groenlandicum améliore d’une façon non-significative la microalbuminurie, avec des valeurs de l’aire sous la courbe (ACR) diminuant de 0.69 à 0.53. La valeur de la fibrose rénale qui était, à l’origine, de 4.85 unités arbitraires (UA) dans des souris alimentées à la DG, a chuté à 3.27 UA après avoir reçu un traitement de R. groenlandicum. Le R. groenlandicum a réduit la stéatose rénale de presque la moitié alors que l’expression du facteur de modification Bcl-2 (Bmf) a chuté de 13.96 UA à 9.43 UA. Dans leur ensemble les résultats suggèrent que le traitement avec R. groenlandicum peut améliorer la fonction rénale altérée par DG. Dans l’étude subséquente, notre équipe a identifié 17 espèces de la forêt boréale, de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale, qui ont présenté des activités biologiques prometteuses in vitro et in vivo dans le contexte du DT2. Nous avons maintenant examiné ces 17 extraits afin d’identifier lesquels possèdent un potentiel cytoprotecteur rénale en utilisant des cellules Madin Darby Canine Kidney (MDCK) mises à l’épreuve dans un médium hypertonique. Nous concluons que plusieurs plantes antidiabétiques Cris exercent une activité de protection rénale qui pourrait être pertinente dans le contexte de la néphropathie diabétique (ND) qui affecte une proportion importante des Cris. La G. hispidula et la A. balsamea sont parmi les plantes les plus puissantes dans ce contexte et elles semblent protectrices principalement en inhibant la caspase 9 dans la voie de signalisation apoptotique mitochondriale. Finalement, nous avons utilisé une approche de fractionnement guidée par un test biologique pour identifier les fractions actives et les composés de A. balsamea avec un potentiel de protection rénale in vitro dans des cellules MDCK mises au défi avec un médium hypertonique. La fraction d’hexane (Hex) possède le potentiel le plus élevé parmi toutes les fractions de solvant contre les dommages cellulaires induits par le stress hypertonique. Dans des études précédentes, trois composés purs ont été identifiés à partir de la fraction Hex, à savoir, l’acide abiétique, l’acide déhydroabiétique et le squalène. L’acide abiétique se distinguait par son effet puissant dans le maintien de la viabilité des cellules MDCK (AnnV-/PI-) à un niveau relativement élevé (augmentation de 25.48% relative au stress hypertonique, P<0.0001), ainsi qu’une réduction significative (diminution de 20.20% par rapport au stress hypertonique, P<0.0001) de l’apoptose de stade précoce (AnnV+/PI-). L’acide abiétique peut donc servir à normaliser les préparations traditionnelles d’A. balsamea et à trouver des applications potentielles dans le traitement de la néphropathie diabétique. Les trois études ont été intrinsèquement liées les unes aux autres, par conséquent, nous avons réussi à identifier R. groenlandicum ainsi que A. balsamea comme nouvelles plantes prometteuses contre la néphropathie diabétique. Nous croyons que ces résultats profiteront à la communauté crie pour la gestion des complications diabétiques, en particulier la néphropathie diabétique. En parallèle, nos données pourraient faire avancer l'essai clinique de certaines plantes médicinales de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale du Canada. / Our team has identified Labrador tea [Rhododendron groenlandicum L. (Ericaceae)] as a potential antidiabetic plant from the traditional pharmacopeia of the Eastern James Bay Cree. In the present study, we assessed the plant’s potential renoprotective effects. Microalbuminuria and renal fibrosis was developed in high fat diet (HFD)-fed mice. Meanwhile, there was a tendency for R. groenlandicum to improve microalbuminuria, with the values of area under the curve (ACR) reducing from 0.69 to 0.53. Renal fibrosis value was originally 4.85 arbitrary units (AU) in HFD-fed mice, dropped to 3.27 AU after receiving R. groenlandicum treatment. R. groenlandicum reduced renal steatosis by nearly one half whereas the expression of Bcl-2-modifying factor (Bmf) diminished from 13.96 AU to 9.43 AU. Taken altogether, the results suggest that R. groenlandicum treatment can improve renal function impaired by HFD. In the following study, our team has identified 17 Boreal forest species from the traditional pharmacopeia of the Eastern James Bay Cree that presented promising in vitro and in vivo biological activities in the context of type 2 diabetes (T2D). We now screened the 17 plants extracts for potential renal protective activity using Madin Darby Canine Kidney (MDCK) cells challenged with hypertonic medium. Cytoprotective potential as well as underlying mechanisms were investigated. We conclude that several Cree antidiabetic plants exert renal protective activity that may be relevant in the context of diabetic nephropathy that affects a significant proportion of Cree diabetics. G. hispidula and A. balsamea are amongst the most powerful plants in this context and they appear to exert their modulatory effect primarily by inhibiting caspase 9 in the mitochondrial apoptotic signaling pathway. We used a bioassay-guided fractionation approach to identify active fractions and compounds of A. balsamea with renal protective potential in vitro in MDCK cells challenged with hypertonic medium. The hexane (Hex) fraction possessed the highest potential among all solvent fractions against cell damage induced by hypertonic stress. In previous studies, three pure compounds were identified from the Hex fraction, namely, abietic acid, dehydroabietic acid and squalene. Abietic acid stood out by its strongest effect in maintaining MDCK cell viability (AnnV-/PI-) at a relatively high level (25.48% increase relative to hypertonic stress, P<0.0001) as well as a significant reduction (20.20% decrease relative to hypertonic stress, P<0.0001) of early stage apoptosis (AnnV+/PI-). Abietic acid may thus serve to standardize A. balsamea traditional preparations and find potential applications in the treatment of diabetic nephropathy. The three studies were inherently associated with each other, as a result we had successfully identified R. groenlandicum as well as A. balsamea as novel medicinal plants against diabetic nephropathy. We believe such findings will benefit the Cree community for the management of diabetic related complications, especially diabetic nephropathy. Meanwhile, our data might advance the clinical trial of certain medicinal plants from the traditional pharmacopeia of the Canadian Eastern James Bay Cree.

Le diabète de type 2 (DT2) est une maladie chronique grave et sa prévalence ne cesse d’augmenter partout dans le monde. La complication la plus sévère et la plus courante du diabète est la néphropathie diabétique dont le premier symptôme est l’albuminurie. Notre premier objectif est d’évaluer si un dépistage précoce de l’albuminurie permet une meilleure prise en charge de cette complication dans la pratique générale des médecins. Notre deuxième objectif est de valider l’efficacité de notre score de risque polygénique (SRP) sur la prédiction du risque d’albuminurie sur une cohorte canadienne composée de patients DT2, hypertendus provenant de groupe de médecine familiale (GMF) et de family health team (FHT) au Québec et en Ontario (CLINPRADIA I). Le SRP a permis de déterminer les 30% de patients à risque élevé de développer l’albuminurie. En effet, la prévalence d’albuminurie des 30% des sujets classés à haut risque génétique par le SRP était 2,6 fois plus élevée que le reste des patients de CLINPRADIA I. Dans la même cohorte, nous avons démontré que l’introduction d’un point of care testing (POCT) a amélioré la pratique et l’adhésion des médecins aux lignes directrices du traitement de l’albuminurie. Les valeurs d’albuminurie et le nombre de patients albuminuriques ont diminué significativement en réponse à l’introduction du POCT. Nous pouvons conclure de nos résultats que l’utilisation de notre SRP permettrait d’identifier les patients à risque élevés d’albuminurie alors que le POCT permettrait un dépistage précoce et un meilleur suivi de l’albuminurie chez ces patients. / Type 2 diabetes (T2D) is a serious chronic disease and its prevalence keeps increasing all over the world. The most severe and common diabetes complication is nephropathy of which the first symptom is albuminuria. Our first objective is to evaluate if early screening of albuminuria allows for a better patient care of this condition in general practitioner practice. Our second objective is to validate the efficacy of our polygenetic risk score (PRS) on the risk prediction of albuminuria on Canadian cohort composed of hypertensive TD2 patients from groupe de médecine familiale (GMF) and family health team (FHT) in Quebec and in Ontario (CLINPRADIA I). The PRS identified the 30% of T2D patients at high risk of developing albuminuria. Indeed, the albuminuria prevalence of the 30% of subjects at high genetic risk based on the PRS was 2.6 times higher than the remaining patients of CLINPRADIA I. In the same cohort, we established that the introduction of the point of care testing (POCT) improves the practice and the adherence of physicians to the guidelines for the treatment of albuminuria. The values of albuminuria and the number of patients with albuminuria decreased significantly after the introduction of the POCT. We can conclude from our results that the use of our PRS enables the early identification of the patients at high risk of albuminuria while the POCT enables the early detection of patients with albuminuria who benefited from an early intervention.

De nombreuses études ont bien démontré que l’activation du système rénine-angiotensine (RAS) joue un rôle important dans le développement de l’hypertension et de la néphropathie diabétique (DN). La découverte de l’enzyme de conversion de l’angiotensine-2 (ACE2) et l’identification du récepteur MAS, spécifique pour l’angiotensine 1-7 (Ang 1-7), ont permis d’identifier deux nouveaux membres du RAS. L’axe ACE2/Ang 1-7/MAS contrebalance les effets de l’axe ACE/Ang II/AT1. Plusieurs évidences impliquent la contribution du RAS intrarénal dans la DN. Des études réalisées dans notre laboratoire avec des souris transgéniques surexprimant l’angiotensinogène de rat dans les cellules de leurs tubules proximaux rénaux (RPTCs) ont permis de démontrer l’importance du RAS intrarénal dans l’induction de l’hypertension et les dommages rénaux. Nous avons également observé que l’expression rénale de l’ACE2 et les niveaux urinaires d’ANG 1-7 sont plus faibles chez les souris Akita (diabète de type 1) et qu’un traitement avec des bloqueurs du RAS permet de normaliser l’expression de l’ACE2 et de prévenir le développement de l’hypertension dans le modèle des souris Akita. Dans un milieu diabétique, à la fois la glycémie et l’angiotensine II (Ang II) peuvent induire la génération des espèces réactives de l’oxygène (ROS), contribuant ainsi aux dommages rénaux. Afin d’explorer la relation entre les ROS, ACE2 et la DN, nous avons créé des souris Akita transgéniques surexprimant la catalase (Cat) dans les RPTCs, en croisant des souris Akita diabétique de type 1 à notre modèle de souris transgéniques surexprimant la Cat de rat dans les RPTCs. Dans une seconde étude, des souris Akita ont été traitées avec l’Ang 1-7 ou une combinaison d’Ang 1-7 et de son antagoniste, A779, afin d’étudier la relation entre l’action de l’Ang 1-7, l’hypertension systolique (sHTN), le stress oxydatif, les dommages rénaux, ACE2 et l’expression du récepteur Mas. Nos résultats ont montré que la surexpression de Cat atténue le stress oxydatif rénal; prévient l’hypertension, améliore le taux de filtration glomérulaire, l’albuminurie, l’hypertrophie rénale, la fibrose tubulo-interstitielle et l’apoptose tubulaire; et supprime l’expression des gènes profibrotiques et proapoptotiques dans les RPTCs des souris Akita Cat-Tg lorsque comparées aux souris Akita. De plus, la surexpression de Cat dans les RPTC des souris Akita normalise l’expression rénale de l’ACE2 et les niveaux urinaires d’Ang 1-7. D’autre part, l’administration d’Ang 1-7 prévient l’hypertension systémique, normalise le ratio albumine/créatinine urinaire et atténue l’hyperfiltration glomérulaire des souris Akita, sans affecter la glycémie sanguine. De plus, le traitement avec l’Ang 1-7 atténue aussi le stress oxydatif et l’expression de la NADPH oxydase, Agt, ACE, TGF-β1 (transforming growth factor-β1) et collagène IV, tout en augmentant l’expression de l’ACE2 et du récepteur Mas dans les reins des souris Akita. Ces effets sont renversés par la co-admininstration d’A779. Ces résultats démontrent que la surexpression de Cat prévient l’hypertension et la progression de la néphropathie, en plus de mettre en lumière l’importance du stress oxydatif intrarénal et l’expression de l’ACE2 comme facteurs contribuant à l’hypertension et les dommages rénaux observés dans le diabète. En outre, nos données suggèrent que l’Ang 1-7 joue un rôle protecteur dans l’hypertension et les dommages aux RPTC dans le diabète, principalement en réduisant les voies de signalisations du stress oxydatif dans les reins et en normalisant l’expression de l’ACE2 et du récepteur Mas. Nos résultats indiquent aussi que l’Ang 1-7 pourrait agir comme un agent thérapeutique potentiel dans le traitement de l’hypertension systémique et les dommages rénaux observés dans le diabète. En conséquence, l’Ang 1-7 est responsable du rôle protecteur de l’ACE2 dans l’hypertension et la DN. / It is well accepted that renin-angiotensin system (RAS) activation plays an important role in the development of hypertension and diabetic nephropathy (DN). With the discovery of angiotensin-converting enzyme-2 (ACE2) and recognition of MAS as the receptor of Angiotensin 1-7 (Ang 1-7), new players in RAS, ACE2/Ang 1-7/MAS axis, have been identified to counteract the effect of ACE/Ang II/ AT1 axis. Evidence implicates the intrarenal RAS’s contribution to DN. Previous studies from our laboratory using transgenic mice overexpressing rat Angiotensinogen (Agt) in their renal proximal tubular cells (RPTCs) have demonstrated the importance of the intrarenal RAS in renal damage and the induction of hypertension. We also recently observed that renal ACE2 expression and urinary Ang 1–7 were lower in type 1 diabetic Akita mice and that treatment with RAS blockers normalized ACE2 expression and prevented hypertension development in these Akita mice. In the diabetic milieu, both glycemia and angiotensin II (Ang II) can induce reactive oxygen species (ROS) generation, which contributes to kidney injury. To explore the relationship among ROS, ACE2 and DN, we created Akita transgenic mice overexpressing catalase (Cat) in RPTCs by crossbreeding type I diabetic Akita mice with our established transgenic mice overexpressing rat Cat in RPTCs. In another study, Akita mice were treated with Ang 1-7 or combination of Ang 1-7 and its antagonist, A779, to investigate the relations between Ang 1-7 action, systolic hypertension (sHTN), oxidative stress, kidney injury, ACE2 and Mas receptor expression. Our results showed that overexpression of Cat attenuated renal oxidative stress; prevented hypertension; ameliorated glomerular filtration rate, albuminuria, kidney hypertrophy, tubulointerstitial fibrosis, and tubular apoptosis; and suppressed profibrotic and proapoptotic gene expression in RPTCs of Akita Cat-Tg mice compared with Akita mice. Furthermore, overexpression of Cat in RPTCs of Akita mice normalized renal ACE2 expression and urinary Ang 1–7 levels. On the other hand, Ang 1-7 administration prevented systemic hypertension, normalized urinary albumin/creatinine ratio and attenuated glomerular hyperfiltration without affecting blood glucose levels in Akita mice. Furthermore, Ang 1-7 treatment also attenuated oxidative stress and the expression of NADPH oxidase 4, Agt, ACE, transforming growth factor-β1 (TGF-β1) and collagen IV, and increased the expression of ACE2 and Mas receptor in Akita mouse kidneys. These effects were reversed by co-administration of A779. These data demonstrated that Cat overexpression prevents hypertension and progression of nephropathy and highlight the importance of intrarenal oxidative stress and ACE2 expression contributing to hypertension and renal injury in diabetes. Furthermore, our data suggest that Ang 1-7 plays a protective role in hypertension and RPTC injury in diabetes, predominantly through decreasing renal oxidative stress-mediated signaling and normalizing ACE2 and Mas receptor expression. Our results also indicate Ang 1-7 as a potential therapeutic agent for treatment of systemic hypertension and kidney injury in diabetes. Therefore, Ang 1-7 mediates the major protective role of ACE2 in the hypertension and DN.