Les kinines sont des peptides neuro- et vaso- actifs impliqués dans les processus hémodynamiques, inflammatoires et douloureux. Leurs effets biologiques sont produits par l’entremise de deux types de récepteurs couplés aux protéines G, soit B1 (B1R) et B2 (B2R). Le B1R est inductible, son expression est augmentée à la suite d’un dommage tissulaire ou de l’exposition à des endotoxines bactériennes (lipopolysaccharide bactérien (LPS)), à des cytokines pro-inflammatoires (interleukine-1β (IL-1β), facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α)) ou à des espèces réactives oxygénées (ROS). Les travaux présentés dans cette thèse avaient pour objectif d’élucider et/ou de raffiner les connaissances sur 1) la localisation, 2) le mécanisme d’induction et 3) le rôle physiopathologique du B1R dans des modèles expérimentaux de douleur chez le rat. Nos données ont permis de démontrer pour la première fois que le B1R est augmenté de façon significative dans la moelle épinière du rat diabétique de type 1 où il est localisé sur les fibres sensorielles de type C, les astrocytes et les cellules de la microglie (1er article). Également, l’inhibition de l’activation des cellules de la microglie supprime les neuropathies diabétiques, l’expression de médiateurs pro-inflammatoires ainsi que l’activité pro-nociceptive du B1R (2e et 3e articles). Finalement, nous avons démontré que la stimulation systémique du TRPV1 par la capsaïcine induit une surexpression du B1R au niveau microgliale, via un mécanisme impliquant l’augmentation de la production de ROS et possiblement de cytokines (4e article). Ces données nous permettent de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l’expression et l’activité du B1R. Aussi, elles nous permettent d’imaginer de nouvelles stratégies pour prévenir l’induction du B1R (inhibition du TRPV1) ou son activité délétère (inhibition de l’activation des cellules de la microglie) dans la douleur inflammatoire et neuropathique. / Kinins are vaso- and neuro-active peptides involved in hemodynamic, inflammatory and pain processes. Their biological effects are mediated by two G Protein Coupled Receptors (GPCR), termed B2R (constitutive) and B1R (inducible). B1R is expressed following tissue damage or exposure to bacterial endotoxin (LPS), pro-inflammatory cytokines (IL-1β, TNF-α) and increased reactive oxygen species (ROS) levels. The objectives of this doctoral thesis were to define 1) the localisation, 2) the mechanism of induction and 3) the pathophysiological role of B1R in experimental models of pain in rat. Our data showed that B1R is significantly upregulated on sensory C fibers, astrocytes and microglia in spinal cord of type 1 diabetic rat (paper #1). Moreover, pharmacological inhibition of microglia reversed diabetic pain neuropathy, reduced levels of pro-inflammatory mediators and prevented B1R pro-nociceptive activity (papers #2 and 3). Finally, our data showed that systemic stimulation of TRPV1 with capsaicin upregulated B1R expression, mainly on microglia, through the increase of ROS and possibly cytokines (paper #4). Altogether, these data increased our knowledge related to B1R mechanism of induction and B1R activity. Also, these data shed light on new strategies to prevent B1R expression (TRPV1 blockade) and B1R deleterious activity (inhibition of microglia activation) in inflammatory and neuropathic pain.

Les kinines sont des peptides neuro- et vaso- actifs impliqués dans les processus hémodynamiques, inflammatoires et douloureux. Leurs effets biologiques sont produits par l’entremise de deux types de récepteurs couplés aux protéines G, soit B1 (B1R) et B2 (B2R). Le B1R est inductible, son expression est augmentée à la suite d’un dommage tissulaire ou de l’exposition à des endotoxines bactériennes (lipopolysaccharide bactérien (LPS)), à des cytokines pro-inflammatoires (interleukine-1β (IL-1β), facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α)) ou à des espèces réactives oxygénées (ROS). Les travaux présentés dans cette thèse avaient pour objectif d’élucider et/ou de raffiner les connaissances sur 1) la localisation, 2) le mécanisme d’induction et 3) le rôle physiopathologique du B1R dans des modèles expérimentaux de douleur chez le rat. Nos données ont permis de démontrer pour la première fois que le B1R est augmenté de façon significative dans la moelle épinière du rat diabétique de type 1 où il est localisé sur les fibres sensorielles de type C, les astrocytes et les cellules de la microglie (1er article). Également, l’inhibition de l’activation des cellules de la microglie supprime les neuropathies diabétiques, l’expression de médiateurs pro-inflammatoires ainsi que l’activité pro-nociceptive du B1R (2e et 3e articles). Finalement, nous avons démontré que la stimulation systémique du TRPV1 par la capsaïcine induit une surexpression du B1R au niveau microgliale, via un mécanisme impliquant l’augmentation de la production de ROS et possiblement de cytokines (4e article). Ces données nous permettent de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l’expression et l’activité du B1R. Aussi, elles nous permettent d’imaginer de nouvelles stratégies pour prévenir l’induction du B1R (inhibition du TRPV1) ou son activité délétère (inhibition de l’activation des cellules de la microglie) dans la douleur inflammatoire et neuropathique. / Kinins are vaso- and neuro-active peptides involved in hemodynamic, inflammatory and pain processes. Their biological effects are mediated by two G Protein Coupled Receptors (GPCR), termed B2R (constitutive) and B1R (inducible). B1R is expressed following tissue damage or exposure to bacterial endotoxin (LPS), pro-inflammatory cytokines (IL-1β, TNF-α) and increased reactive oxygen species (ROS) levels. The objectives of this doctoral thesis were to define 1) the localisation, 2) the mechanism of induction and 3) the pathophysiological role of B1R in experimental models of pain in rat. Our data showed that B1R is significantly upregulated on sensory C fibers, astrocytes and microglia in spinal cord of type 1 diabetic rat (paper #1). Moreover, pharmacological inhibition of microglia reversed diabetic pain neuropathy, reduced levels of pro-inflammatory mediators and prevented B1R pro-nociceptive activity (papers #2 and 3). Finally, our data showed that systemic stimulation of TRPV1 with capsaicin upregulated B1R expression, mainly on microglia, through the increase of ROS and possibly cytokines (paper #4). Altogether, these data increased our knowledge related to B1R mechanism of induction and B1R activity. Also, these data shed light on new strategies to prevent B1R expression (TRPV1 blockade) and B1R deleterious activity (inhibition of microglia activation) in inflammatory and neuropathic pain.

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Le système kallicréine-kinines est un système peptidergique complexe impliqué dans les processus inflammatoires, le contrôle du tonus et de la perméabilité vasculaire. Les effets biologiques des kinines sont accomplis par l’intermédiaire de deux types de récepteurs couplés aux protéines G, soit le récepteur B1 (B1R) et le récepteur B2 (B2R). Alors que le B2R est un récepteur constitutif, le B1R est faiblement exprimé en situation physiologique; il est induit par le stress oxydatif, les cytokines pro-inflammatoires (interleukine-1β (IL-1β) et le facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α)) ou par des endotoxines bactériennes à la fois au niveau systémique et local, notamment dans la rétine. Des études récentes de notre laboratoire ont montré l’implication du B1R dans la pathogenèse et la progression de la rétinopathie diabétique et de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). Les objectifs des travaux présentés dans cette thèse consistent à déterminer : 1) le mécanisme par lequel le B1R est impliqué dans la rétinopathie diabétique chez le rat; 2) l’implication de la iNOS en aval dans la cascade inflammatoire activée par le B1R; 3) l’expression et la localisation cellulaire du B1R dans les rétines humaines atteintes de DMLA exsudative et atrophique. Nos résultats ont permis de démontrer une implication du B1R dans la rétinopathie diabétique via l’activation de l’enzyme de synthèse du monoxyde d’azote inductible (iNOS) dans un modèle de diabète de type 1 induit par la streptozotocine (STZ) chez le rat. En plus de sa localisation généralisée dans toute la rétine, le B1R est exprimé dans la couche de l’épithélium pigmentaire qui forme la barrière hémato-rétinienne externe. Les taux d’expression (protéique et ARNm) du B1R, de la iNOS, de la carboxypeptidase M (impliquée dans la biosynthèse des agonistes B1R), de l'IL-1β, du TNF-α, du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire A (VEGF-A) et de son récepteur, le VEGF-R2, ainsi que des protéines nitrosylées augmentent à deux semaines dans la rétine diabétique. Ces augmentations ainsi que l’hyperperméabilité vasculaire rétinienne induite par le diabète et par l’injection intravitréenne d’un agoniste du B1R (R-838) sont bloquées par un inhibiteur de la iNOS (1400W) appliqué topiquement à la surface de l’œil pendant 1 semaine (premier article). Les résultats du deuxième article montrent une augmentation significative de l'immunoréactivité du B1R dans les rétines humaines prélevées de patients atteints de DMLA exsudative. Toutefois, les changements d’immunoexpression du B1R ne sont pas significatifs dans les rétines des patients atteints de DMLA atrophique. La réactivité des cellules gliales est plus marquée dans la forme exsudative que dans la forme atrophique de DMLA. Une colocalisation du B1R est observée avec des marqueurs des cellules de Müller, des astrocytes, de la microglie, de la iNOS et de la fibrose, suggérant une implication du B1R dans le processus inflammatoire et la formation de fibrose dans la DMLA exsudative. En revanche, l’expression du B2R demeure stable dans les rétines de DMLA exsudative et atrophique par rapport aux rétines témoins; ce résultat ne supporte pas la possibilité que ce récepteur puisse être impliqué dans la DMLA chez l’humain. / The kallikrein-kinins system is a peptidergic system involved in inflammatory processes, the control of the vascular tone and permeability. These effects are mediated by two G proteincoupled receptors, the Bradykinin type 1 (B1R) and type 2 (B2R) receptors. While the B2R is a constitutive receptor, B1R is almost undetectable in physiological condition; it is, however, induced by oxidative stress, pro-inflammatory cytokines (interleukin-1β (IL-1β) and tumor necrosis factor-α (TNF-α)) or by bacterial endotoxins at both systemic and local levels, notably in the retina. Recent studies from our laboratory supported an implication of B1R in the pathogenesis and progression of diabetic retinopathy and age-related macular degeneration (AMD). This thesis aims at unraveling: 1) the mechanism by which B1R is involved in diabetic retinopathy in rats; 2) the involvement of iNOS in the inflammatory cascade downstream to the B1R; and, 3) the expression and cellular localization of B1R in human retinae with exudative and atrophic AMD. Our results have shown the implication of B1R in diabetic retinopathy via the activation of the inducible nitric oxide synthase (iNOS) in a type 1 model of diabetes induced by streptozotocin (STZ) in rats. In addition to its generalized localization throughout the retina, B1R is expressed in the retinal pigment epithelium which forms the outer blood-retinal barrier. The protein and transcript expression of inflammatory markers; iNOS, carboxypeptidase M, IL-1β, TNF-α, vascular endothelium growth factor A (VEGF-A) and its receptor, VEGF-R2, including B1R as well as nitrosylated proteins are increased in the retina of diabetic rats at 2 weeks post-STZ. These upregulations, as well as the retinal vascular hyperpermeability induced by diabetes and by the intravitreal injection of an B1R agonist (R-838) are blocked by a topical one-week treatment by eye-drop with the selective iNOS inhibitor (1400W) (first manuscript). The results of the second manuscript show significant increases in the immunoreactivity of B1R in exudative AMD retinae. Despite a slight increase, B1R immunostaining does not reach statistical significance in the retina of donors with atrophic AMD. The reactivity of glial cells is more impressive in the exudative than in the atrophic form of AMD. B1R is co-expressed with markers of Müller cells, astrocytes, microglia, iNOS and fibrosis, suggesting an involvement of B1R in the inflammatory events and the formation of fibrosis in exudative AMD. On the other hand, the expression of B2R remains stable in the retinae of exudative and atrophic AMD, supporting a secondary role of this receptor in AMD in humans.

Le stress oxydatif est impliqué dans l’expression du récepteur B1 des kinines (RB1) dans différents modèles de diabète et d'hypertension. Puisque l'angiotensine II (Ang II) et l'endothéline-1 (ET-1) sont des peptides prooxydants impliqués dans les maladies cardiovasculaires, leur contribution dans l'augmentation de l'expression du RB1 a été étudiée dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Le QRT-PCR et l’immunobuvardage de type Western ont été utilisés pour mesurer l’expression du RB1 dans des CMLV dérivées de la lignée A10 et de l’aorte de rats Sprague-Dawley. Cette étude montre que l’Ang II augmente l’expression du RB1 (ARNm et protéine) en fonction de la concentration et du temps (maximum 1 μM entre 3-6 h). Cette augmentation implique le récepteur AT1, la PI3K et le NF-κB, mais non le récepteur AT2 et ERK1/2. Aussi, le récepteur ETA de l’ET-1 est impliqué dans la réponse à l’Ang II à 6-8 h et non à 1-4 h. Par contre, l’ET-1 augmente l’expression du RB1 (maximum 2-4 h) via la stimulation des récepteurs ETA et ETB. L’augmentation du RB1 causée par l’Ang II et l’ET-1 est bloquée par les antioxydants (N-acétyl-cystéine et diphénylèneiodonium). Ces résultats suggèrent que l’Ang II induit le RB1 dans les CMLV par le récepteur AT1 dans la première phase, et par la libération d’ET-1 (majoritairement par ETA) dans la phase tardive, via le stress oxydatif et l’activation de la PI3K et du NF-κB. Ces résultats précisent le mécanisme impliqué dans la surexpression du RB1 ayant des effets néfastes dans le diabète et l'hypertension. / Oxidative stress is involved in the overexpression of kinin B1 receptor (B1R) in various models of diabetes and hypertension. Since angiotensin II (Ang II) and endothelin-1 (ET-1) are pro-oxidative peptides involved in cardiovascular diseases, their contribution in increasing the expression of B1R was examined in vascular smooth muscle cells (VSMC). QRT-PCR and Western blot analysis were used to measure the expression of B1R in VSMC derived from A10 cell line and the aorta of Sprague-Dawley rats. This study shows that Ang II increases the expression of B1R (mRNA and protein) in a concentration- and time-dependent manner (maximum 1 μM between 3-6 h). This increase involves AT1 receptor, PI3K and NF-κB, but not AT2 receptor and ERK1/2. Moreover, ETA receptor is involved in the effect of Ang II at 6-8 h but not at 1-4 h. However, ET-1 increases expression of B1R (maximum 2-4 h) via stimulation of ETA and ETB receptors. Ang II and ET-1-induced increase expression of B1R is blocked by antioxidants (N-acetyl-L-cysteine and diphenyleneiodonium). These results suggest that Ang II induces B1R in VSMC by AT1 receptor in the first phase and by releasing ET-1 (predominantly by ETA receptor) in the late phase, via oxidative stress and activation of PI3K and NF-κB. These results clarify the mechanism involved in the overexpression of B1R which has adverse effects in diabetes and hypertension.

Le stress oxydatif est impliqué dans l’expression du récepteur B1 des kinines (RB1) dans différents modèles de diabète et d'hypertension. Puisque l'angiotensine II (Ang II) et l'endothéline-1 (ET-1) sont des peptides prooxydants impliqués dans les maladies cardiovasculaires, leur contribution dans l'augmentation de l'expression du RB1 a été étudiée dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Le QRT-PCR et l’immunobuvardage de type Western ont été utilisés pour mesurer l’expression du RB1 dans des CMLV dérivées de la lignée A10 et de l’aorte de rats Sprague-Dawley. Cette étude montre que l’Ang II augmente l’expression du RB1 (ARNm et protéine) en fonction de la concentration et du temps (maximum 1 μM entre 3-6 h). Cette augmentation implique le récepteur AT1, la PI3K et le NF-κB, mais non le récepteur AT2 et ERK1/2. Aussi, le récepteur ETA de l’ET-1 est impliqué dans la réponse à l’Ang II à 6-8 h et non à 1-4 h. Par contre, l’ET-1 augmente l’expression du RB1 (maximum 2-4 h) via la stimulation des récepteurs ETA et ETB. L’augmentation du RB1 causée par l’Ang II et l’ET-1 est bloquée par les antioxydants (N-acétyl-cystéine et diphénylèneiodonium). Ces résultats suggèrent que l’Ang II induit le RB1 dans les CMLV par le récepteur AT1 dans la première phase, et par la libération d’ET-1 (majoritairement par ETA) dans la phase tardive, via le stress oxydatif et l’activation de la PI3K et du NF-κB. Ces résultats précisent le mécanisme impliqué dans la surexpression du RB1 ayant des effets néfastes dans le diabète et l'hypertension. / Oxidative stress is involved in the overexpression of kinin B1 receptor (B1R) in various models of diabetes and hypertension. Since angiotensin II (Ang II) and endothelin-1 (ET-1) are pro-oxidative peptides involved in cardiovascular diseases, their contribution in increasing the expression of B1R was examined in vascular smooth muscle cells (VSMC). QRT-PCR and Western blot analysis were used to measure the expression of B1R in VSMC derived from A10 cell line and the aorta of Sprague-Dawley rats. This study shows that Ang II increases the expression of B1R (mRNA and protein) in a concentration- and time-dependent manner (maximum 1 μM between 3-6 h). This increase involves AT1 receptor, PI3K and NF-κB, but not AT2 receptor and ERK1/2. Moreover, ETA receptor is involved in the effect of Ang II at 6-8 h but not at 1-4 h. However, ET-1 increases expression of B1R (maximum 2-4 h) via stimulation of ETA and ETB receptors. Ang II and ET-1-induced increase expression of B1R is blocked by antioxidants (N-acetyl-L-cysteine and diphenyleneiodonium). These results suggest that Ang II induces B1R in VSMC by AT1 receptor in the first phase and by releasing ET-1 (predominantly by ETA receptor) in the late phase, via oxidative stress and activation of PI3K and NF-κB. These results clarify the mechanism involved in the overexpression of B1R which has adverse effects in diabetes and hypertension.