Étude de la polyubiquitination en lysine 63 dans les effets proinflammatoires de l'angiotensine II in vitro

Les évidences scientifiques révèlent l’implication des actions proinflammatoires de l’angiotensine II (Ang II) dans le développement de l’athérosclérose. Cependant, la caractérisation des bases moléculaires de l’Ang II sur le tissu vasculaire n’est pas totalement élucidée. La majorité des actions de l’Ang II implique l’activation d’une variété de cascades de signalisation dont les voies mitogen-activated protein kinases (MAPKs) ; c-Jun N-terminal kinases (JNKs), p38 kinases et extracellular signal-regulated kinases (ERK) et l’activation du facteur de transcription NF-κB via le complexe IKK. Récemment, une nouvelle modification post-traductionnelle dans les actions de l’Ang II, soit la polyubiquitination de la sous-unité NF-κB essential modulator (NEMO) du complexe IKK, a été révélée. L’objectif de mon projet de recherche est de vérifier l’importance de la polyubiquitination en K63 tout en caractérisant les protéines impliquées dans la modification de NEMO dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) exposées à l’Ang II. Notre étude suggère, selon une approche siARN combinant Ubc7 et Ubc13, la diminution de la phosphorylation du complexe IKK, de Akt et des MAPKs. De plus, nos résultats illustrent l’implication de TRAF6 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II. Finalement, notre étude révèle la présence de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II par chromatographie d’affinité. Cette étude met en évidence l’implication de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation de l’Ang II dans des CMLV et implique Ubc13 et Ubc7 dans le remodelage vasculaire et l’inflammation dépendante de l’Ang II dans des CMLV.

Remodelage électrique cardiaque dans des modèles murins de cardiomyopathies

Les cardiomyopathies sont une atteinte du myocarde qui se présente sous différentes formes telles que l’hypertrophie ou la dilatation des chambres cardiaques. Ces maladies du muscle cardiaque peuvent affecter la contraction cardiaque et dégénèrer en insuffisance cardiaque. Aussi, l’hypertrophie et l’insuffisance cardiaques sont associées à une augmentation de la morbidité et de la mortalité cardiovasculaires principalement due au remodelage électrique et à la survenue d’arythmies. De plus, le retard de repolarisation, associé à une diminution des courants K+, est un des troubles cardiaques les plus couramment observés lors de ces pathologies cardiaques. L’angiotensine II (Ang II) et la norépinéphrine, principaux effecteurs du système rénine-angiotensine et du système nerveux sympathique, peuvent tous deux agir directement sur le cœur en liant les récepteurs de type 1 de l’Ang II (AT1) et les récepteurs adrénergiques. L’Ang II et la norépinéphrine sont associées au développement des cardiomyopathies, au remodelage cardiaque et à une prolongation de la durée du potentiel d'action cardiaque. Deux modèles de souris trangéniques surexprimant spécifiquement au niveau cardiaque les récepteurs AT1 (la souris AT1R) ou les récepteurs α1B-adrénergiques (la souris α1B-AR) ont été créés afin d’étudier les effets de ces stimuli sur le cœur. Ces deux modèles de souris développent du remodelage cardiaque, soit de l’hypertrophie chez les souris AT1R (cardiomyopathie hypertrophique) ou une dilatation des chambres cardiaques chez les souris α1B-AR (cardiomyopathie dilatée). Au stade avancé de la maladie, les deux modèles de souris transgéniques sont insuffisants cardiaques. Des données préliminaires ont aussi montré que les souris AT1R et les souris α1B-AR ont une incidence accrue d’arythmies ainsi qu’une prolongation de la durée du potentiel d’action. De plus, ces deux modèles de souris meurent subitement et prématurément, ce qui laissait croire qu’en conditions pathologiques, l’activation des récepteurs AT1 ou des récepteurs α1B-adrénergiques pouvait affecter la repolarisation et causer l’apparition d’arythmies graves. Ainsi, l’objectif de ce projet était de caractériser la repolarisation ventriculaire des souris AT1R et α1B-AR afin de déterminer si la suractivation chronique des récepteurs de l’Ang II ou des récepteurs 1B-adrénergiques pouvait affecter directement les paramètres électrophysiologiques et induire des arythmies. Les résultats obtenus ont révélé que les souris AT1R et les souris α1B-AR présentent un retard de repolarisation (prolongation de l’intervalle QTc (dans l’électrocardiogramme) et de la durée du potentiel d’action) causé par une diminution des courants K+ (responsables de la repolarisation). Aussi, l’incidence d’arythmies est plus importante dans les deux groupes de souris transgéniques comparativement à leur contrôle respectif. Finalement, nous avons vu que les troubles de repolarisation se produisent également dans les groupes de souris transgéniques plus jeunes, avant l’apparition de l’hypertrophie ou du remodelage cardiaque. Ces résultats suggèrent qu’en conditions pathologiques, l’activation chronique des récepteurs de l’Ang II ou des récepteurs α1B-adrénergiques peut favoriser le développement d’arythmies en retardant la repolarisation et cela, indépendamment de changements hémodynamiques ou du remodelage cardiaque. Les résultats de ces études pourront servir à comprendre les mécanismes responsables du développement d’arythmies cardiaques lors du remodelage et de l’insuffisance cardiaques et pourraient aider à optimiser le choix des traitements chez ces patients atteints ou à risque de développer de l’hypertrophie ou du remodelage cardiaque.

Effet du bosentan sur les niveaux d'inflammation systémique et rénale chez des patients avec néphropathie diabétique traités par bloqueurs de récepteurs de l'angiotensine II

Outre les facteurs métaboliques et hémodynamiques, l’inflammation est actuellement considérée comme un facteur pathogénique potentiel de la néphropathie diabétique (ND), pouvant contribuer à l’initiation et à la progression de la maladie. Les mécanismes menant au développement de l’inflammation rénale dans la ND sont encore peu connus, bien qu’une augmentation d’activité des systèmes rénine angiotensine (RAS) et de l’endothéline (ET) semble y contribuer. L’objectif général de cette étude mono-centre, à double aveugle, randomisée et incluant un groupe placebo était de démontrer que l’inhibition simultanée du RAS et du système de l’ET chez des patients avec ND induisait des effets rénoprotecteurs et anti-inflammatoires supérieurs à ceux observés par blocage du RAS seul. L’objectif spécifique de notre étude était d’évaluer la possibilité que l’administration d’un bloqueur des récepteurs de l’ET-1, le bosentan, à des patients atteints de ND et traités par bloqueurs des récepteurs de l’angiotensine II (BRA), réduisait, chez ces derniers, la protéinurie et les marqueurs inflammatoires systémiques et rénaux. Ce travail constitue un rapport d’un cas clinique et illustre les résultats obtenus suite à l’administration pendant 16 semaines du bosentan chez un patient diabétique de type 2 avec néphropathie clinique traité au long cours par BRA. Le protocole de recherche comprenait 6 visites médicales à 4 semaines d’intervalle, la première visite (V1) correspondant au recrutement du patient, la deuxième visite (V2) constituant le temps 0 de l’étude et la dernière visite (V6) représentant la fin de l’étude. Des échantillons de sang et d’urine étaient prélevés à 3 reprises soit à V2, V4 c’est-à-dire 8 semaines après le début du traitement et à V6 soit 16 semaines après le début du traitement pour mesure des taux sériques et urinaires de divers facteurs pro-inflammatoires incluant l’ET-1, le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α), l’interleukine-6 (IL-6), le facteur chémoattractant des monocytes-1 (MCP-1), la molécule d’adhésion intracellulaire-1 (ICAM-1), la molécule d’adhésion vasculaire-1 (VCAM-1) et la protéine C-réactive (CRP). Un profil lipidique était aussi déterminé au début et à la fin de l’étude. La fonction rénale était mesurée aux visites V1, V2, V4 et V6 par détermination du taux de filtration glomérulaire (TFG) et de l’excrétion urinaire d’albumine (UAE). Des tests biochimiques de routine étaient aussi faits à chaque visite. La corrélation entre les paramètres inflammatoires et rénaux sous étude et la filtration glomérulaire était enfin déterminée. Nos résultats chez ce sujet ont démontré que le bosentan réduisait l’UAE de 32 % et 35% aux semaines 8 et 16, et ce, sans affecter la pression artérielle ou la filtration glomérulaire. L'effet anti-protéinurique du bosentan était associé à une réduction des concentrations urinaires de VCAM-1, ICAM-1, IL-6, TNF-α et d’ET-1 ainsi qu’à une diminution des concentrations sériques de TNF-α. Le changement dans la protéinurie était corrélé de manière positive avec les changements des niveaux urinaires de VCAM-1 (r=0.86), ICAM-1 (r=0.88), ET-1 (r=0.94), et du TNF-α (r=0.96) ainsi qu’avec les changements des niveaux sériques de TNF-α (r=0.98). Ces données suggèrent que l’inhibition du système de l’ET induit dans la ND des effets rénoprotecteurs additifs à ceux observés par blocage du RAS seul. Ils supportent le concept que l’activation du système de l’ET au niveau rénal, par ses effets inflammatoires, puisse jouer un rôle important dans la pathogenèse de la ND. L’effet anti-inflammatoire et anti-protéinurique du bosentan constitue une découverte intéressante susceptible d’engendrer dans le futur une alternative thérapeutique et préventive dans la prise en charge de la ND.

Régulation moléculaire de la barrière hémo-encéphalique

La Sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immune inflammatoire démyélinisante du système nerveux central (SNC), lors de laquelle des cellules inflammatoires du sang périphérique infiltrent le SNC pour y causer des dommages cellulaires. Dans ces réactions neuroinflammatoires, les cellules immunitaires traversent le système vasculaire du SNC, la barrière hémo-encéphalique (BHE), pour avoir accès au SNC et s’y accumuler. La BHE est donc la première entité que rencontrent les cellules inflammatoires du sang lors de leur migration au cerveau. Ceci lui confère un potentiel thérapeutique important pour influencer l’infiltration de cellules du sang vers le cerveau, et ainsi limiter les réactions neuroinflammatoires. En effet, les interactions entre les cellules immunitaires et les parois vasculaires sont encore mal comprises, car elles sont nombreuses et complexes. Différents mécanismes pouvant influencer la perméabilité de la BHE aux cellules immunitaires ont été décrits, et représentent aujourd’hui des cibles potentielles pour le contrôle des réactions neuro-immunes. Cette thèse a pour objectif de décrire de nouveaux mécanismes moléculaires opérant au niveau de la BHE qui interviennent dans les réactions neuroinflammatoires et qui ont un potentiel thérapeutique pour influencer les interactions neuro-immunologiques. Ce travail de doctorat est séparé en trois sections. La première section décrit la caractérisation du rôle de l’angiotensine II dans la régulation de la perméabilité de la BHE. La seconde section identifie et caractérise la fonction d’une nouvelle molécule d’adhérence de la BHE, ALCAM, dans la transmigration de cellules inflammatoires du sang vers le SNC. La troisième section traite des propriétés sécrétoires de la BHE et du rôle de la chimiokine MCP-1 dans les interactions entre la BHE et les cellules souches. Dans un premier temps, nous démontrons l’importance de l’angiotensinogène (AGT) dans la régulation de la perméabilité de la BHE. L’AGT est sécrété par les astrocytes et métabolisé en angiotensine II pour pouvoir agir au niveau des CE de la BHE à travers le récepteur à l’angiotensine II, AT1 et AT2. Au niveau de la BHE, l’angiotensine II entraîne la phosphorylation et l’enrichissement de l’occludine au sein de radeaux lipidiques, un phénomène associé à l’augmentation de l’étanchéité de la BHE. De plus, dans les lésions de SEP, on retrouve une diminution de l’expression de l’AGT et de l’occludine. Ceci est relié à nos observations in vitro, qui démontrent que des cytokines pro-inflammatoires limitent la sécrétion de l’AGT. Cette étude élucide un nouveau mécanisme par lequel les astrocytes influencent et augmentent l’étanchéité de la BHE, et implique une dysfonction de ce mécanisme dans les lésions de la SEP où s’accumulent les cellules inflammatoires. Dans un deuxième temps, les techniques établies dans la première section ont été utilisées afin d’identifier les protéines de la BHE qui s’accumulent dans les radeaux lipidiques. En utilisant une technique de protéomique nous avons identifié ALCAM (Activated Leukocyte Cell Adhesion Molecule) comme une protéine membranaire exprimée par les CE de la BHE. ALCAM se comporte comme une molécule d’adhérence typique. En effet, ALCAM permet la liaison entre les cellules du sang et la paroi vasculaire, via des interactions homotypiques (ALCAM-ALCAM pour les monocytes) ou hétérotypiques (ALCAM-CD6 pour les lymphocytes). Les cytokines inflammatoires augmentent le niveau d’expression d’ALCAM par la BHE, ce qui permet un recrutement local de cellules inflammatoires. Enfin, l’inhibition des interactions ALCAM-ALCAM et ALCAM-CD6 limite la transmigration des cellules inflammatoires (monocytes et cellules T CD4+) à travers la BHE in vitro et in vivo dans un modèle murin de la SEP. Cette deuxième partie identifie ALCAM comme une cible potentielle pour influencer la transmigration de cellules inflammatoires vers le cerveau. Dans un troisième temps, nous avons pu démontrer l’importance des propriétés sécrétoires spécifiques à la BHE dans les interactions avec les cellules souches neurales (CSN). Les CSN représentent un potentiel thérapeutique unique pour les maladies du SNC dans lesquelles la régénération cellulaire est limitée, comme dans la SEP. Des facteurs qui limitent l’utilisation thérapeutique des CSN sont le mode d’administration et leur maturation en cellules neurales ou gliales. Bien que la route d’administration préférée pour les CSN soit la voie intrathécale, l’injection intraveineuse représente la voie d’administration la plus facile et la moins invasive. Dans ce contexte, il est important de comprendre les interactions possibles entre les cellules souches et la paroi vasculaire du SNC qui sera responsable de leur recrutement dans le parenchyme cérébral. En collaborant avec des chercheurs de la Belgique spécialisés en CSN, nos travaux nous ont permis de confirmer, in vitro, que les cellules souches neurales humaines migrent à travers les CE humaines de la BHE avant d’entamer leur différenciation en cellules du SNC. Suite à la migration à travers les cellules de la BHE les CSN se différencient spontanément en neurones, en astrocytes et en oligodendrocytes. Ces effets sont notés préférentiellement avec les cellules de la BHE par rapport aux CE non cérébrales. Ces propriétés spécifiques aux cellules de la BHE dépendent de la chimiokine MCP-1/CCL2 sécrétée par ces dernières. Ainsi, cette dernière partie suggère que la BHE n’est pas un obstacle à la migration de CSN vers le SNC. De plus, la chimiokine MCP-1 est identifiée comme un facteur sécrété par la BHE qui permet l’accumulation et la différentiation préférentielle de cellules souches neurales dans l’espace sous-endothélial. Ces trois études démontrent l’importance de la BHE dans la migration des cellules inflammatoires et des CSN vers le SNC et indiquent que de multiples mécanismes moléculaires contribuent au dérèglement de l’homéostasie du SNC dans les réactions neuro-immunes. En utilisant des modèles in vitro, in situ et in vivo, nous avons identifié trois nouveaux mécanismes qui permettent d’influencer les interactions entre les cellules du sang et la BHE. L’identification de ces mécanismes permet non seulement une meilleure compréhension de la pathophysiologie des réactions neuroinflammatoires du SNC et des maladies qui y sont associées, mais suggère également des cibles thérapeutiques potentielles pour influencer l’infiltration des cellules du sang vers le cerveau

L’effet de la surexpression du récepteur de type 1 à l’angiotensine II sur les courants potassiques et calciques au niveau des oreillettes

Le système rénine-angiotensine est impliqué dans le remodelage structurel et électrique caractérisant la fibrillation auriculaire (FA). L’angiotensine II (ANG II) induit le développement de fibrose et d’hypertrophie au niveau des oreillettes, prédisposant à la FA. Or, les mécanismes électrophysiologiques par lesquels l’ANG II pourrait promouvoir la FA sont peu connus. L’objectif de ce projet de recherche est d’évaluer l’effet de l’ANG II sur les courants potassiques et calciques au niveau auriculaire indépendamment du remodelage structurel. Pour ce faire, nous avons utilisé la technique de patch-clamp avec un modèle de souris surexprimant le récepteur de type 1 à l’angiotensine II (AT1R) spécifiquement au niveau cardiaque. Pour distinguer les effets directs de la surexpression d’AT1R des effets induits par le remodelage cardiaque, nous avons étudié des souris âgées de 180 jours, qui présentent du remodelage structurel, et des souris âgées de 50 jours, qui n’en présentent pas. Des études précédentes sur ce modèle ont montré qu’au niveau des myocytes ventriculaires, l’ANG II réduit le courant potassique global (Ipeak) et rectifiant entrant (IK1) ainsi que le courant calcique de type L (ICaL). Ainsi, notre hypothèse est que l’ANG II modulera aussi ces courants au niveau auriculaire, pouvant ainsi augmenter l’hétérogénéité de repolarisation auriculaire et de ce fait le risque de développer et maintenir la FA. Nous avons observé une diminution significative de la densité d’IK1 dans l’oreillette gauche des souris transgéniques sans changement d’Ipeak. De plus, la densité d’ ICaL n’est pas réduite chez les souris transgéniques âgées de 50 jours. En conclusion, l’effet de l’ANG II sur les courants potassiques et calciques semble dépendre de la chambre cardiaque. En effet, nous savions que l’ANGII réduisait Ipeak, IK1 et ICaL au niveau ventriculaire, mais nos résultats ont montré qu’il ne les affectait pas directement au niveau des oreillettes. Ceci suggère des mécanismes de régulation impliquant des voies de signalisation distinctes selon les chambres cardiaques. Enfin, nos résultats montrant l’absence de l’influence directe de la surexpression d’AT1R sur les canaux K+ et Ca2+ au niveau des myocytes auriculaires renforcent l’importance d’approfondir nos connaissances sur les effets de l’angiotensine II sur le développement de la fibrose, sur le remodelage structurel et sur la conduction électrique cardiaque.

Relation entre CaMKII et les dynamiques calciques endothéliales : impact de l'hypertension arterielle.

L’endothélium vasculaire joue un rôle prépondérant dans la régulation du tonus vasculaire en générant l’oxyde nitrique (NO), la prostacycline (PGI2) et les facteurs hyperpolarisants dérivés de l’endothélium (EDHF) comme puissants vasodilatateurs. Ces mécanismes requièrent le calcium (Ca2+) à divers niveaux, démontrant l’importance des dynamiques calciques endothéliales. Une perturbation de l’homéostasie calcique est observée dans une dysfonction endothéliale liée à l’hypertension artérielle. Il est impératif d’approfondir nos connaissances sur les signalisations calciques endothéliales impliquées dans le contrôle du tonus vasculaire. Des études récentes ont montré qu’une variation locale de la concentration en Ca2+ libre intracellulaire ([Ca2+]i) est suffisante pour générer une réponse physiologique importante. Les pulsars calciques sont caractérisés par une augmentation de [Ca2+]i spontanée et transitoire spécifiquement localisée au niveau des projections myoendothéliales (PMEs). Ces PMEs sont des sites de communication privilégiés entre les cellules endothéliales (CEs) et les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs). Les pulsars calciques sont impliqués dans le mécanisme de l’EDHF via l’activation des canaux potassiques Ca2+-dépendant de moyenne conductance (KCa3.1 ou IKCa). Les travaux de cette thèse visent à améliorer nos connaissances sur les signalisations calciques locales en caractérisant une nouvelle voie de signalisation pouvant être impliquée dans la régulation du tonus vasculaire en condition physiopathologique. Outre les canaux KCa3.1 peu d’informations sont disponibles sur les cibles sensibles aux pulsars calciques. Une première étude a permis d’identifier la protéine kinase II dépendante du complexe Ca2+/calmoduline (CaMKII) sous ses isoformes α, β et δ dans les CEs d’artères natives de souris comme une cible pouvant être modulée par les pulsars calciques. Des études en immunofluorescence ont permis d’observer la localisation particulière de CaMKII endothéliale dans les PMEs, les sites des pulsars calciques. Une stimulation spécifique des pulsars calciques par la phényléphrine (PE) engendre un recrutement de CaMKII dans les PMEs. Sachant que CaMKII active l’oxyde nitrique synthase endothéliale (NOS3), nous avons évalué l’impact d’une stimulation des pulsars calciques sur la production de NO en présence d’un inhibiteur de CaMKII, le KN-93. Nous avons démontré que la production de NO est en partie dépendante de l’activation de CaMKII par les pulsars calciques. En utilisant un modèle d’hypertension induite par l’infusion chronique de PE, nous avons permis de mettre en évidence une perturbation dans la relation entre les pulsars calciques et CaMKII. Dans une seconde étude nous avons établi deux modèles (normo- et hypertendus) d’infusion chronique à l’angiotensine II (AngII) afin évaluer l’impact des ROS et de l’hypertension sur la voie de signalisation pulsars/CaMKII/NO. Nos résultats ont montré une augmentation des pulsars calciques accompagnée d’un recrutement de CaMKII dans les PMEs. Une stimulation aigue à l’AngII suggère que les ROS modulent les dynamiques calciques et que l’AngII stimule la production de NO. Cette étude propose que ces voies de signalisations impliquent les récepteurs de type 1 et 2 à l’AngII (AT1 et AT2). L’étude des pulsars calciques dépend fortement de la structure native des artères qui permet de conserver la formation des PMEs. La dernière étude présentée dans cette thèse a permis d’établir une relation entre les PMEs et les pulsars calciques dans trois lits vasculaires distincts (artères mésentériques, pulmonaires et coronariennes). Nos résultats ont montré que les paramètres cinétiques des pulsars calciques sont fortement conservés entre les différents lits vasculaires. Toutefois, la fréquence globale ainsi que le nombre de sites actifs des pulsars calciques diffèrent avec une proportion plus élevée dans les artères mésentériques et coronariennes comparativement aux artères pulmonaires. Ces résultats corrèlent avec le nombre plus élevé de PMEs retrouvé dans les artères mésentériques et coronariennes. Ces travaux suggèrent que les pulsars calciques sont fondamentaux pour les artères de résistance. Les études de cette thèse ont mené à l’identification d’une nouvelle voie de signalisation impliquant les pulsars calciques et CaMKII endothéliale dans la stimulation de la production de NO. Cette nouvelle voie de signalisation pourrait être impliquée dans la régulation du tonus vasculaire en condition physiopathologique. Les pulsars calciques semblent être fortement conservés entre les différentes artères de résistances et ce malgré la disparité dans les PMEs, suggérant un rôle prépondérant dans la fonction vasculaire. Ces travaux ouvrent une avenue pour le développement de potentielles cibles thérapeutiques pouvant contrer la dysfonction endothéliale associée à l’hypertension artérielle.

Mécanismes moléculaires de l’hypertrophie vasculaire dans le modèle animal d’hypertension essentielle (SHR)

La voie de signalisation des phosphoinositides joue un rôle clé dans la régulation du tonus vasculaire. Plusieurs études rapportent une production endogène de l’angiotensin II (Ang II) et de l’endothéline-1 (ET-1) par les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) de rats spontanément hypertendus (spontaneously hypertensive rats : SHR). De plus, l’Ang II exogène induit son effet prohypertrophique sur les CMLVs selon un mécanisme dépendant de la protéine Gqα et de la PKCẟ. Cependant, le rôle de l’axe Gqα/PLCβ/PKCẟ dans l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal de l’hypertension artérielle n’est pas encore étudié. L’objectif principal de cette thèse est d’examiner le rôle de l’axe Gqα/PLCβ1 dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal d’hypertension artérielle essentielle (spontaneously hypertensive rats : SHR). Nos premiers résultats indiquent que contrairement aux CMLVs de SHR âgés de 12 semaines (absence d’hypertrophie cardiaque), les CMLVs de SHR âgés de 16 semaines (présence d’hypertrophie cardiaque) présentent une surexpression protéique endogène de Gqα et de PLCβ1 par rapport aux CMLVs de rats WKY appariés pour l’âge. L’inhibition du taux d’expression protéique de Gqα et de PLCβ1 par des siRNAs spécifiques diminue significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. De plus, la surexpression endogène des Gqα et PLCβ1, l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR de 16 semaines ont été atténués significativement par des antagonistes des récepteurs AT1 (losartan) et ETA (BQ123), mais pas par l’antagoniste du récepteur ETB (BQ788). L’inhibition pharmacologique des MAPKs par PD98059 diminue significativement la surexpression endogène de Gqα/PLCβ1 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. D’un côté, l’inhibition du stress oxydatif (par DPI, inhibiteur de la NAD(P)H oxidase, et NAC , molécule anti-oxydante), de la molécule c-Src (PP2) et des récepteurs de facteurs de croissance (AG1024 (inhibiteur de l’IGF1-R), AG1478 (inhibiteur de l’EGFR) et AG1295 (inhibiteur du PDGFR)) a permis d’atténuer significativement la surexpression endogène élevée de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. D’un autre côté, DPI, NAC et PP2 atténuent significativement l’hyperphosphorylation de la molécule c-Src, des RTKs (récepteurs à activité tyrosine kinase) et de la molécule ERK1/2. Dans une autre étude, nous avons aussi démontré que la PKCẟ montre une hyperphosphorylation en Tyr311 dans les CMLVs de SHR comparées aux CMLVs de WKY. La rottlerin, utilisée comme inhibiteur spécifique de la PKCẟ, inhibe significativement cette hyperphosphorylation en Tyr311 dépendamment de la concentration. L’inhibition de l’activité de la PKCẟ par la rottlerin a été aussi associée à une atténuation significative de la surexpression protéique endogène de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. De plus, l’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, en amont du stress oxydatif, a permis d’inhiber significativement l’activité de la NADPH, le taux de production élevée de l’ion superoxyde ainsi que l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2, de la molécule c-Src et des RTKs. À notre surprise, nous avons aussi remarqué une surexpression protéique de l’EGFR et de l’IGF-1R dans les CMLVs de SHR à l’âge de 16 semaines. L’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, de la molécule c-Src et du stress oxydatif a permis d’inhiber significativement la surexpression protéique endogène de ces RTKs. De plus, l’inhibition de l’expression protéique de l’EGFR et de la molécule c-Src par des siRNA spécifiques atténue significativement le taux d’expression protéique élevé de Gqα et de PLCβ1 ainsi que le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. Des siRNAs spécifiques à la PKCẟ ont permis d’atténuer significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR et confirment le rôle important de la PKCẟ dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs selon une voie dépendante du stress oxydatif. En conclusion, ces résultats suggèrent un rôle important de l’activation endogène de l’axe Gqα-PLCβ-PKCẟ dans le processus d’hypertrophie vasculaire selon un mécanisme impliquant une activation endogène des récepteurs AT1/ETa, de la molécule c-Src, du stress oxidatif, des RTKs et des MAPKs.

Endothelin-converting enzyme-1 regulates endosomal sorting of calcitonin receptor-like receptor and beta-arrestins

Although cell surface metalloendopeptidases degrade neuropeptides in the extracellular fluid to terminate signaling, the function of peptidases in endosomes is unclear. We report that isoforms of endothelin-converting enzyme-1 (ECE-1a-d) are present in early endosomes, where they degrade neuropeptides and regulate post-endocytic sorting of receptors. Calcitonin gene-related peptide (CGRP) co-internalizes with calcitonin receptor-like receptor (CLR), receptor activity-modifying protein 1 (RAMP1), beta-arrestin2, and ECE-1 to early endosomes, where ECE-1 degrades CGRP. CGRP degradation promotes CLR/RAMP1 recycling and beta-arrestin2 redistribution to the cytosol. ECE-1 inhibition or knockdown traps CLR/RAMP1 and beta-arrestin2 in endosomes and inhibits CLR/RAMP1 recycling and resensitization, whereas ECE-1 overexpression has the opposite effect. ECE-1 does not regulate either the resensitization of receptors for peptides that are not ECE-1 substrates (e.g., angiotensin II), or the recycling of the bradykinin B(2) receptor, which transiently interacts with beta-arrestins. We propose a mechanism by which endosomal ECE-1 degrades neuropeptides in endosomes to disrupt the peptide/receptor/beta-arrestin complex, freeing internalized receptors from beta-arrestins and promoting recycling and resensitization.

Activation of the mitogen-activated protein kinase cascade by pertussis toxin-sensitive and -insensitive pathways in cultured ventricular cardiomyocytes.

The involvement of pertussis toxin (PTX)-sensitive and -insensitive pathways in the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade was examined in ventricular cardiomyocytes cultured from neonatal rats. A number of agonists that activate heterotrimeric G-protein-coupled receptors stimulated MAPK activity after exposure for 5 min. These included foetal calf serum (FCS), endothelin-1 (these two being the most effective of the agonists examined), phenylephrine, endothelin-3, lysophosphatidic acid, carbachol, isoprenaline and angiotensin II. Activation of MAPK and MAPK kinase (MEK) by carbachol returned to control levels within 30-60 min, whereas activation by FCS was more sustained. FPLC on Mono Q showed that carbachol and FCS activated two peaks of MEK and two peaks of MAPK (p42MAPK and p44MAPK). Pretreatment of cells with PTX for 24 h inhibited the activation of MAPK by carbachol, FCS and lysophosphatidic acid, but not that by endothelin-1, phenylephrine or isoprenaline. Involvement of G-proteins in the activation of the cardiac MAPK cascade was demonstrated by the sustained (PTX-insensitive) activation of MAPK (and MEK) after exposure of cells to AlF4-. AlF4- activated PtdIns hydrolysis, as did endothelin-1, endothelin-3, phenylephrine and FCS. In contrast, the effect of lysophosphatidic acid on PtdIns hydrolysis was small and carbachol was without significant effect even after prolonged exposure. We conclude that PTX-sensitive (i.e. Gi/G(o)-linked) and PTX-insensitive (i.e. Gq/Gs-linked) pathways of MAPK activation exist in neonatal ventricular myocytes. FCS may stimulate the MAPK cascade through both pathways.

Cardiovascular and autonomic phenotype of db/db diabetic mice

The db/db mice serve as a good model for type 2 diabetes characterized by hyperinsulinaemia and progressive hyperglycaemia. There are limited and conflicting data on the cardiovascular changes in this model. The aim of the present study was to characterize the cardiovascular and autonomic phenotype of male db/db mice and evaluate the role of angiotensin II AT(1) receptors. Radiotelemetry was used to monitor 24 h blood pressure (BP) in mice for 8 weeks. Parameters measured were mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR) and their variabilities. In 8-week-old db/db mice, the MAP and BP circadian rhythms were not different from age-matched control mice, while HR and locomotor activity were decreased. With ageing, MAP gradually increased in db/db mice, and the 12 h light values did not dip significantly from the 12 h dark periods. In 14-week-old mice, MAP was increased during light (101 +/- 1 versus 117 +/- 2 mmHg, P < 0.01; control versus db/db mice) and dark phases (110 +/- 1.7 versus 121 +/- 3.1 mmHg, P < 0.01; control versus db/db mice). This increase in MAP was associated with a significant increase in plasma angiotensin-converting enzyme activity and angiotensin II levels. Chronic treatment with losartan (10 mg kg(-1) day(-1)) blocked the increase in MAP in db/db mice, with no effect in control animals. Spectral analysis was used to monitor autonomic cardiovascular function. The circadian rhythm observed in systolic arterial pressure variance and its low-frequency component in control mice was absent in db/db mice. There were no changes in HR variability and spontaneous baroreflex sensitivity between control and db/db mice. The results document an age-related increase in MAP in db/db mice, which can be reduced by antagonism of angiotensin II AT(1) receptors, and alterations in autonomic balance and components of the renin-angiotensin system.

Circulating renin-angiotensin system and catecholamines in childhood: is there a role for birthweight?

There have been only a few reports on the sympathoadrenal and renin-angiotensin systems in children of small gestational age. The purpose of the present study was to investigate plasma levels of ACE (angiotensin-converting enzyme) activity, angiotensin and catecholamines in 8- to 13-year-old children and to determine whether there are correlations between the components of these systems with both birthweight and BP (blood pressure) levels. This clinical study included 66 children (35 boys and 31 girls) in two groups: those born at term with an appropriate birthweight [AGA (appropriate-for-gestational age) group, n = 31] and those born at term but with a small birthweight for gestational age [SGA (small-for-gestational age) group, n = 35]. Concentrations of angiotensin, catecholamines and ACE activity were determined in plasma. Circulating noradrenaline levels were significantly elevated in SGA girls compared with AGA girls (P = 0.036). In addition, angiotensin 11 and ACE activity were higher in SGA boys (P = 0.024 and P = 0.050 respectively). There was a significant association of the circulating levels of both angiotensin 11 and ACE activity with BP levels in our study population. Although the underlying mechanisms that link restricted fetal growth with later cardiovascular events are not fully understood, the findings in the present study support the link between low birthweight and overactivity of both sympathoadrenal and renin-angiotensin systems into later childhood.

Sympathetic hyperactivity differentially affects skeletal muscle mass in developing heart failure: role of exercise training

Bacurau AV, Jardim MA, Ferreira JC, Bechara LR, Bueno CR Jr, Alba-Loureiro TC, Negrao CE, Casarini DE, Curi R, Ramires PR, Moriscot AS, Brum PC. Sympathetic hyperactivity differentially affects skeletal muscle mass in developing heart failure: role of exercise training. J Appl Physiol 106: 1631-1640, 2009. First published January 29, 2009; doi:10.1152/japplphysiol.91067.2008.-Sympathetic hyperactivity (SH) is a hallmark of heart failure (HF), and several lines of evidence suggest that SH contributes to HF-induced skeletal myopathy. However, little is known about the influence of SH on skeletal muscle morphology and metabolism in a setting of developing HF, taking into consideration muscles with different fiber compositions. The contribution of SH on exercise tolerance and skeletal muscle morphology and biochemistry was investigated in 3- and 7-mo-old mice lacking both alpha(2A)- and alpha(2C)-adrenergic receptor subtypes (alpha(2A)/alpha(2C)ARKO mice) that present SH with evidence of HF by 7 mo. To verify whether exercise training (ET) would prevent skeletal muscle myopathy in advanced-stage HF, alpha(2A)/alpha(2C)ARKO mice were exercised from 5 to 7 mo of age. At 3 mo, alpha(2A)/alpha(2C)ARKO mice showed no signs of HF and preserved exercise tolerance and muscular norepinephrine with no changes in soleus morphology. In contrast, plantaris muscle of alpha(2A)/alpha(2C)ARKO mice displayed hypertrophy and fiber type shift (IIA -> IIX) paralleled by capillary rarefaction, increased hexokinase activity, and oxidative stress. At 7 mo, alpha(2A)/alpha(2C)ARKO mice displayed exercise intolerance and increased muscular norepinephrine, muscular atrophy, capillary rarefaction, and increased oxidative stress. ET reestablished alpha(2A)/alpha(2C)ARKO mouse exercise tolerance to 7-mo-old wild-type levels and prevented muscular atrophy and capillary rarefaction associated with reduced oxidative stress. Collectively, these data provide direct evidence that SH is a major factor contributing to skeletal muscle morphological changes in a setting of developing HF. ET prevented skeletal muscle myopathy in alpha(2A)/alpha(2C)ARKO mice, which highlights its importance as a therapeutic tool for HF.

The renin-angiotensin system is modulated by swimming training depending on the age of spontaneously hypertensive rats

Aim: To investigate the effects of swimming training on the renin-angiotensin system (RAS) during the development of hypertensive disease. Main methods: Male spontaneously hypertensive rats (SHR) were randomized into: sedentary young (SY), trained young (TV), sedentary adult (SA), and trained adult (TA) groups. Swimming was performed 5 times/wk/8wks. Key findings: Trained young and adult rats showed both decreased systolic and mean blood pressure, and bradycardia after the training protocol. The left ventricular hypertrophy (LVH) was observed only in the TA group (12.7%), but there was no increase on the collagen volume fraction. Regarding the components of the RAS, TV showed lower activity and gene expression of angiotensinogen (AGT) compared to SY. The TA group showed lower activity of circulatory RAS components, such as decreased serum ACE activity and plasma renin activity compared to SA. However, depending on the age, although there were marked differences in the modulation of the RAS by training, both trained groups showed a reduction in circulating angiotensin II levels which may explain the lower blood pressure in both groups after swimming training. Significance: Swimming training regulates the RAS differently in adult and young SHR rats. Decreased local cardiac RAS may have prevented the LVH exercise-induced in the TV group. Both groups decreased serum angiotensin II content, which may, at least in part, contribute to the lowering blood pressure effect of exercise training. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Intracellular peptides as natural regulators of cell signaling

Protein degradation by the ubiquitin proteasome system releases large amounts of oligopeptides within cells. To investigate possible functions for these intracellularly generated oligopeptides, we fused them to a cationic transactivator peptide sequence using reversible disulfide bonds, introduced them into cells, and analyzed their effect on G protein-coupled receptor (GPCR) signal transduction. A mixture containing four of these peptides (20-80 mu M) significantly inhibited the increase in the extracellular acidification response triggered by angiotensin II (ang II) in CHO-S cells transfected with the ang II type 1 receptor (AT1R-CHO-S). Subsequently, either alone or in a mixture, these peptides increased luciferase gene transcription in AT1R-CHO-S cells stimulated with ang II and in HEK293 cells treated with isoproterenol. These peptides without transactivator failed to affect GPCR cellular responses. All four functional peptides were shown in vitro to competitively inhibit the degradation of a synthetic substrate by thimet oligopeptidase. Overexpression of thimet oligopeptidase in both CHO-S and HEK293 cells was sufficient to reduce luciferase activation triggered by a specific GPCR agonist. Moreover, using individual peptides as baits in affinity columns, several proteins involved in GPCR signaling were identified, including alpha-adaptin A and dynamin 1. These results suggest that before their complete degradation, intracellular peptides similar to those generated by proteasomes can actively affect cell signaling, probably representing additional bioactive molecules within cells.

Clopidogrel, independent of the vascular P2Y(12) receptor, improves arterial function in small mesenteric arteries from Angll-hypertensive rats

The P2Y(12) receptor antagonist clopidogrel blocks platelet aggregation, improves systemic endothelial nitric oxide bioavailability and has anti-inflammatory effects. Since P2Y(12) receptors have been identified in the vasculature, we hypothesized that clopidogrel ameliorates Angll (angiotensin II)-induced vascular functional changes by blockade of P2Y(12) receptors in the vasculature. Male Sprague Dawley rats were infused with Angll (60 ng/min) or vehicle for 14 days. The animals were treated with clopidogrel (10 mg . kg(-1) of body weight . day(-1)) or vehicle. Vascular reactivity was evaluated in second-order mesenteric arteries. Clopidogrel treatment did not change systolic blood pressure [(mmHg) control-vehicle, 117 +/- 7.1 versus control-clopidogrel, 125 +/- 4.2; Angll vehicle, 197 +/- 10.7 versus Angll clopidogrel, 198 +/- 5.2], but it normalized increased phenylephrine-induced vascular contractions [(%KCI) vehicle-treated, 182.2 +/- 18% versus clopidogrel, 133 +/- 14%), as well as impaired vasodilation to acetylcholine [(%) vehicle-treated, 71.7 +/- 2.2 versus clopidogrel, 85.3 +/- 2.8) in Angll-treated animals. Vascular expression of P2Y(12) receptor was determined by Western blot. Pharmacological characterization of vascular P2Y(12) was performed with the P2Y(12) agonist 2-MeS-ADP [2-(methylthio) adenosine 5`-trihydrogen diphosphate trisodium]. Although 2-MeS-ADP induced endothelium-dependent relaxation [(Emax %) = 71 +/- 12%) as well as contractile vascular responses (Emax % = 83 +/- 12%), these actions are not mediated by P2Y(12) receptor activation. 2-MeS-ADP produced similar vascular responses in control and Angll rats. These results indicate potential effects of clopidogrel, such as improvement of hypertension-related vascular functional changes that are not associated with direct actions of clopidogrel in the vasculature, supporting the concept that activated platelets contribute to endothelial dysfunction, possibly via impaired nitric oxide bioavailability.