No description available.

No description available.

La prostaglandine E2 est une hormone lipidique produite abondamment dans le corps, incluant dans le rein où elle agit localement pour réguler les fonctions rénales. Un couplage à la protéine Gαs menant à une production d’AMPc a classiquement été attribué au récepteur EP4 de PGE2. La signalisation d’EP4 s’est cependant avérée plus complexe et implique aussi un couplage aux protéines sensibles à la PTX Gαi et des effets reliés aux β-arrestines. Il y a maintenant plusieurs exemples de l’activation sélective de voies de signalisation indépendantes par des ligands des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), et ce concept désigné sélectivité fonctionnelle pourrait être exploité dans le développement de nouveaux médicaments plus spécifiques et efficaces. Dans une première étude, la puissance et l’activité intrinsèque d’une série de ligands d’EP4 pour l’activation de Gαs, Gαi et de la ß-arrestine ont été systématiquement déterminées relativement au ligand endogène PGE2. Dans ce but, trois essais de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) ont été adaptés pour évaluer les différentes voies dans des cellules vivantes. Nos résultats montrent une sélectivité fonctionnelle importante parmi les agonistes évalués et ont une implication pour l’utilisation d’analogues de la PGE2 dans un contexte expérimental et possiblement clinique, puisque leur spectre d’activité diffère de l’agoniste naturel. La méthodologie basée sur le BRET utilisée lors de cette première évaluation systématique d’une série d’agonistes d’EP4 devrait être applicable à l’étude d’autres RCPG. Dans une deuxième étude, des peptides reproduisant des régions juxtamembranaires extracellulaires du récepteur EP4 ont été conçus selon le raisonnement que des peptides ciblant des régions éloignées du site de liaison du ligand naturel ont le potentiel de ne moduler qu’une partie des activités du récepteur. L’insuffisance rénale aiguë est une complication médicale grave caractérisée par un déclin brusque et soutenu de la fonction rénale et pour laquelle il n’y a pas de traitement efficace à l’heure actuelle. Nos résultats montrent que le peptidomimétique dérivé d’EP4 optimisé (THG213.29) améliore significativement les fonctions rénales et les changements histologiques dans une insuffisance rénale aiguë induite par cisplatine ou par occlusion des artères rénales dans des rats Sprague-Dawley. Le THG213.29 ne compétitionnait pas la liaison de la PGE2 à EP4, mais modulait la cinétique de dissociation de la PGE2, suggérant une liaison à un site allostérique d’EP4. Le THG213.29 démontrait une sélectivité fonctionnelle, puisqu’il inhibait partiellement la production d’AMPc induite par EP4 mais n’affectait pas l’activation de Gαi ou le recrutement de la ß-arrestine. Nos résultats indiquent que le THG213.29 représente une nouvelle classe d’agent diurétique possédant les propriétés d’un modulateur allostérique non-compétitif des fonctions du récepteur EP4 pour l’amélioration des fonctions rénales suite à une insuffisance rénale aiguë. / Prostaglandin E2 (PGE2) is a lipid hormone mediator widely produced in the body, including in the kidney where it acts locally to regulate renal function. Classically, the PGE2 receptor EP4 has been classified as coupling to the Gαs subunit, leading to intracellular cAMP increases. However EP4 signaling has been revealed to be more complex and also involves coupling to PTX-sensitive Gαi proteins and ß-arrestin mediated effects. There are now many examples of selective activation of independent pathways by G-protein coupled receptor (GPCR) ligands, a concept referred to as functional selectivity that could be exploited for the development of more specific and efficacious drugs. In a first study, the potencies and efficacies of a panel of EP4 ligands were systematically determined for the activation of Gαs, Gαi and ß-arrestin relative to the endogenous ligand PGE2. For this purpose, three bioluminescence resonance energy transfer (BRET) assays were adapted to evaluate the respective pathways in living cells. Our results suggest considerable functional selectivity among the tested, structurally related agonists and have implications for the use of PGE2 analogues in experimental and possibly clinical settings, as their activity spectra on EP4 differ from that of the native agonist. The BRET-based methodology used for this first systematic assessment of a set of EP4 agonists should be applicable for the study of other GPCRs. In a second study, peptides were derived from extracellular juxtamembranous regions of the EP4 receptor following the rationale that peptides that target regions of the receptor remote of the ligand-binding site might modulate a subset of the EP4-mediated activities. Acute renal failure is a serious medical complication characterized by an abrupt and sustained decline in renal function and for which there is currently no effective treatment. Our results show that the optimized EP4-derived peptidomimetic THG213.29 significantly improved renal functions and histological changes in acute renal failure induced by either cisplatin or renal artery occlusion in Sprague-Dawley rats. THG213.29 did not displace PGE2 binding to EP4, but modulated PGE2 binding dissociation kinetics, indicative of an allosteric binding mode. THG213.29 exhibited functional selectivity, as it partially inhibited EP4-mediated cAMP production but did not affect Gαi activation or ß-arrestin recruitment. Our results demonstrate that THG213.29 represents a novel class of diuretic agent with noncompetitive allosteric modulator effects on EP4 receptor function for improving renal function following acute renal failure.

La prostaglandine E2 est une hormone lipidique produite abondamment dans le corps, incluant dans le rein où elle agit localement pour réguler les fonctions rénales. Un couplage à la protéine Gαs menant à une production d’AMPc a classiquement été attribué au récepteur EP4 de PGE2. La signalisation d’EP4 s’est cependant avérée plus complexe et implique aussi un couplage aux protéines sensibles à la PTX Gαi et des effets reliés aux β-arrestines. Il y a maintenant plusieurs exemples de l’activation sélective de voies de signalisation indépendantes par des ligands des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), et ce concept désigné sélectivité fonctionnelle pourrait être exploité dans le développement de nouveaux médicaments plus spécifiques et efficaces. Dans une première étude, la puissance et l’activité intrinsèque d’une série de ligands d’EP4 pour l’activation de Gαs, Gαi et de la ß-arrestine ont été systématiquement déterminées relativement au ligand endogène PGE2. Dans ce but, trois essais de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) ont été adaptés pour évaluer les différentes voies dans des cellules vivantes. Nos résultats montrent une sélectivité fonctionnelle importante parmi les agonistes évalués et ont une implication pour l’utilisation d’analogues de la PGE2 dans un contexte expérimental et possiblement clinique, puisque leur spectre d’activité diffère de l’agoniste naturel. La méthodologie basée sur le BRET utilisée lors de cette première évaluation systématique d’une série d’agonistes d’EP4 devrait être applicable à l’étude d’autres RCPG. Dans une deuxième étude, des peptides reproduisant des régions juxtamembranaires extracellulaires du récepteur EP4 ont été conçus selon le raisonnement que des peptides ciblant des régions éloignées du site de liaison du ligand naturel ont le potentiel de ne moduler qu’une partie des activités du récepteur. L’insuffisance rénale aiguë est une complication médicale grave caractérisée par un déclin brusque et soutenu de la fonction rénale et pour laquelle il n’y a pas de traitement efficace à l’heure actuelle. Nos résultats montrent que le peptidomimétique dérivé d’EP4 optimisé (THG213.29) améliore significativement les fonctions rénales et les changements histologiques dans une insuffisance rénale aiguë induite par cisplatine ou par occlusion des artères rénales dans des rats Sprague-Dawley. Le THG213.29 ne compétitionnait pas la liaison de la PGE2 à EP4, mais modulait la cinétique de dissociation de la PGE2, suggérant une liaison à un site allostérique d’EP4. Le THG213.29 démontrait une sélectivité fonctionnelle, puisqu’il inhibait partiellement la production d’AMPc induite par EP4 mais n’affectait pas l’activation de Gαi ou le recrutement de la ß-arrestine. Nos résultats indiquent que le THG213.29 représente une nouvelle classe d’agent diurétique possédant les propriétés d’un modulateur allostérique non-compétitif des fonctions du récepteur EP4 pour l’amélioration des fonctions rénales suite à une insuffisance rénale aiguë. / Prostaglandin E2 (PGE2) is a lipid hormone mediator widely produced in the body, including in the kidney where it acts locally to regulate renal function. Classically, the PGE2 receptor EP4 has been classified as coupling to the Gαs subunit, leading to intracellular cAMP increases. However EP4 signaling has been revealed to be more complex and also involves coupling to PTX-sensitive Gαi proteins and ß-arrestin mediated effects. There are now many examples of selective activation of independent pathways by G-protein coupled receptor (GPCR) ligands, a concept referred to as functional selectivity that could be exploited for the development of more specific and efficacious drugs. In a first study, the potencies and efficacies of a panel of EP4 ligands were systematically determined for the activation of Gαs, Gαi and ß-arrestin relative to the endogenous ligand PGE2. For this purpose, three bioluminescence resonance energy transfer (BRET) assays were adapted to evaluate the respective pathways in living cells. Our results suggest considerable functional selectivity among the tested, structurally related agonists and have implications for the use of PGE2 analogues in experimental and possibly clinical settings, as their activity spectra on EP4 differ from that of the native agonist. The BRET-based methodology used for this first systematic assessment of a set of EP4 agonists should be applicable for the study of other GPCRs. In a second study, peptides were derived from extracellular juxtamembranous regions of the EP4 receptor following the rationale that peptides that target regions of the receptor remote of the ligand-binding site might modulate a subset of the EP4-mediated activities. Acute renal failure is a serious medical complication characterized by an abrupt and sustained decline in renal function and for which there is currently no effective treatment. Our results show that the optimized EP4-derived peptidomimetic THG213.29 significantly improved renal functions and histological changes in acute renal failure induced by either cisplatin or renal artery occlusion in Sprague-Dawley rats. THG213.29 did not displace PGE2 binding to EP4, but modulated PGE2 binding dissociation kinetics, indicative of an allosteric binding mode. THG213.29 exhibited functional selectivity, as it partially inhibited EP4-mediated cAMP production but did not affect Gαi activation or ß-arrestin recruitment. Our results demonstrate that THG213.29 represents a novel class of diuretic agent with noncompetitive allosteric modulator effects on EP4 receptor function for improving renal function following acute renal failure.

Background: Every year, more than 2 million people undergo cardiac surgery including 15 000 Canadians (1). Acute kidney injury remain a frequent complication in this setting which can affect up to 39% of patients (2). This complication is associated with a significant increase in the risk of short-term and long-term mortality after cardiac surgery (1). Multiple mechanisms can lead to acute kidney injury in the peri-operative period which complexify prevention and treatment. Among them, multiple clinical factors can result in an increase in venous pressure leading to a state of systemic congestion deleterious to kidney function in addition to other organs. The detection of congestion at the bedside of patients after cardiac surgery could be used to identify patients at risk of developing congestive complications such as congestive acute kidney injury as well as opening possibilities for prevention and treatment. Doppler ultrasound is a non-invasive technology enabling the assessment of blood flow velocity within the venous system. A reduction of systemic venous compliance lead to the appearance of alterations in portal vein flow and intra-renal venous flow. The objectives of the work presented in this thesis were the following: To determine the prevalence and predictive factor associated with the appearance of venous flow alterations during the intra-operative and post-operative period, to determine if their detection is associated with acute kidney injury in the post-operative period and to determine the clinical significance of their detection in the immediate post-operative period. Main results: This thesis is comprised of 3 cohort studies including a total of 1497 ultrasound asessments in 362 patients. Alterations in venous Doppler signals were observed in a subtantial proportion of patients during the per-operative period, from 10.8% to 24.3% depending on the time of assessment and the site assessed. We observed significant correlations between venous Doppler alterations and other clinical markers of congestion including central venous pressure, NT-pro-BNP and fluid balance. Furthermore, we observed that portal flow pulsatility and abnormal patterns of intrarenal venous flow were correlated. Using repeated assessments in a cohort of 145 patients, we observed that portal flow pulsatility and severe alterations in intrarenal venous flow were associated with the subsequent development of acute kidney injury in the post-operative period. A re-analysis of this data suggested that a grading system combining mutliple Doppler assesments at intensive care admission after cardiac surgery including heaptic veins, the portal vein and intrarenal veins may be able to identify patients at risk of developping acute kidney injury with high specificity. Conclusions: In the context of cardiac surgery, Doppler ultrasound can be used to identify alterations in peripheral venous Doppler signals suggestive of a congestion phenomenon and may be able to anticipate complications related to venous congestion such as acute kidney injury. / Contexte : Chaque année, plus de 2 millions de personnes subissent une chirurgie cardiaque, dont 15 000 Canadiens (1). L’insuffisance rénale aiguë demeure une complication fréquente chez les patients subissant une chirurgie cardiaque atteignant une incidence jusqu’à 39 % dans la période postopératoire (2). Cette complication est associée à une augmentation du risque de mortalité à court et long termes. Plusieurs mécanismes peuvent engendrer l’insuffisance rénale aiguë dans la période peropératoire, ce qui complexifie la prévention et le traitement. Parmi ceux-ci, divers facteurs peuvent engendrer une augmentation des pressions veineuses menant à un état de congestion systémique qui affecte la fonction des reins ainsi que celle des autres organes vitaux. La détection de la congestion au chevet des patients durant la période intraopératoire et postopératoire pourrait permettre d’identifier les individus à risque de développer des complications de nature congestive telles que l’insuffisance rénale aiguë ainsi que de mettre en place des stratégies de prévention et de traitement. L’échographie Doppler est une technologie non invasive qui permet d’évaluer la vélocité du sang dans le réseau veineux. La diminution de la compliance veineuse entraine l’apparition d’altérations du flot veineux de la veine porte et des veines intrarénales. Les objectifs des travaux présentés dans cette thèse étaient les suivants : déterminer la prévalence ainsi que les facteurs prédicteurs de l’apparition de ces altérations durant la période peropératoire; déterminer si la détection de ces altérations est en mesure de prédire l’apparition d’insuffisance rénale aiguë dans la période postopératoire; et déterminer quelle est la signification clinique de l’apparition de ces signes dans la période postopératoire immédiate. Résultats principaux : Les travaux contenus dans cette thèse comportent trois études de cohorte comprenant 1497 examens échographiques chez 362 patients. La présence d’altération du flot veineux a été observée chez une proportion substantielle des patients durant la période post-opératoire, allant de 10.8% à 24.3% selon le site intérrogé et le moment où l’examen est effectué. Nous avons observé des associations entre les altérations du flot veineux et les autres marqueurs de congestion incluant la pression veineuse centrale, la mesure du NT-pro-BNP et la balance liquidienne. De plus, nous avons observé que la pulsatilité du flot portal est corrélée aux altérations du signal Doppler dans les veines intrarénales. Grâce à des examens répétées effectuées dans une cohorte de 145 patients, nous avons observé que la pulsatilité du flot portal et la présence d’un profil compatible avec une anomalie sévère du flot intrarénal veineux étaient associées indépendamment avec la survenue subséquente d’insuffisance rénale aiguë durant la période postopératoire. Une réanalyse de ces données nous a permis de constater qu’un système de gradation combinant la présence des altérations du flot veineux à plusieurs sites, incluant les veines hépatiques, la veine porte et les veines intrarénales, au moment de l’admission aux soins intensifs permet d’indentifier les patients qui développeront une insuffisance rénale aiguë avec une spécificité élevée. Conclusions : Dans le contexte de la chirurgie cardiaque, l’échographie Doppler peut être utilisée au chevet afin d’indentifier des altérations du flot veineux périphérique suggestives d’un phénomène de congestion et d’anticiper les complications de nature congestive tel que l’insuffisance rénale aiguë.