New insight into the mechanisms associated with the rapid effect of T-3 on AT1R expression

The angiotensin II type 1 receptor (AT1R) is involved in the development of cardiac hypertrophy promoted by thyroid hormone. Recently, we demonstrated that triiodothyronine (T-3) rapidly increases AT1R mRNA and protein levels in cardiomyocyte cultures. However, the molecular mechanisms responsible for these rapid events are not yet known. In this study, we investigated the T-3 effect on AT1R mRNA polyadenylation in cultured cardiomyocytes as well as on the expression of microRNA-350 (miR-350), which targets AT1R mRNA. The transcriptional and translational actions mediated by T-3 on AT1R levels were also assessed. The total content of ubiquitinated proteins in cardiomyocytes treated with T-3 was investigated. Our data confirmed that T-3 rapidly raised AT1R mRNA and protein levels, as assessed by real-time PCR and western blotting respectively. The use of inhibitors of mRNA and protein synthesis prevented the rapid increase in AT1R protein levels mediated by T-3. In addition, T-3 rapidly increased the poly-A tail length of the AT1R mRNA, as determined by rapid amplification of cDNA ends poly-A test, and decreased the content of ubiquitinated proteins in cardiomyocytes. On the other hand, T-3 treatment increased miR-350 expression. In parallel with its transcriptional and translational effects on the AT1R, T-3 exerted a rapid posttranscriptional action on AT1R mRNA polyadenylation, which might be contributing to increase transcript stability, as well as on translational efficiency, resulting to the rapid increase in AT1R mRNA expression and protein levels. Finally, these results show, for the first time, that T-3 rapidly triggers distinct mechanisms, which might contribute to the regulation of AT1R levels in cardiomyocytes. Journal of Molecular Endocrinology (2012) 49, 11-20

MiRNA-208a and miRNA-208b are triggered in thyroid hormone-induced cardiac hypertrophy - role of type 1 Angiotensin II receptor (AT1R) on miRNA-208a/α-MHC modulation

Hyperthyroidism promotes cardiac hypertrophy and the Angiotensin type 1 receptor (AT1R) has been demonstrated to mediate part of this response. Recent studies have uncovered a potentially important role for the microRNAs (miRNAs) in the control of diverse aspects of cardiac function. Then, the objective of the present study was to investigate the action promoted by hyperthyroidism on β-MHC/miR-208b expression and on α-MHC/miR-208a expression, as well as the possible contribution of the AT1R in this event. The findings of this study confirmed that AT1R is a key mediator of the cardiac hypertrophy induced by hyperthyroidism. Additionally, we demonstrated that like β-MHC, miR-208b was down-regulated in the hyperthyroid group. Similarly, like the expression of its host gene, α-MHC, miR-208a expression was up-regulated in response to hyperthyroidism. Finally, our data suggest for the first time that AT1R mediates the hyperthyroidism-induced increase on cardiac miRNA-208a/α-MHC levels, while does not influence on the reduction of miRNA-208b/β-MHC levels.

Reduced Plasma Angiotensin Ii Levels Are Reversed By Hydroxyurea Treatment In Mice With Sickle Cell Disease.

Sickle cell disease (SCD) pathogenesis leads to recurrent vaso-occlusive and hemolytic processes, causing numerous clinical complications including renal damage. As vasoconstrictive mechanisms may be enhanced in SCD, due to endothelial dysfunction and vasoactive protein production, we aimed to determine whether the expression of proteins of the renin-angiotensin system (RAS) may be altered in an animal model of SCD. Plasma angiotensin II (Ang II) was measured in C57BL/6 (WT) mice and mice with SCD by ELISA, while quantitative PCR was used to compare the expressions of the genes encoding the angiotensin-II-receptors 1 and 2 (AT1R and AT2R) and the angiotensin-converting enzymes (ACE1 and ACE2) in the kidneys, hearts, livers and brains of mice. The effects of hydroxyurea (HU; 50-75mg/kg/day, 4weeks) treatment on these parameters were also determined. Plasma Ang II was significantly diminished in SCD mice, compared with WT mice, in association with decreased AT1R and ACE1 expressions in SCD mice kidneys. Treatment of SCD mice with HU reduced leukocyte and platelet counts and increased plasma Ang II to levels similar to those of WT mice. HU also increased AT1R and ACE2 gene expression in the kidney and heart. Results indicate an imbalanced RAS in an SCD mouse model; HU therapy may be able to restore some RAS parameters in these mice. Further investigations regarding Ang II production and the RAS in human SCD may be warranted, as such changes may reflect or contribute to renal damage and alterations in blood pressure.

Thyroid Hormone Increases TGF-beta 1 in Cardiomyocytes Cultures Independently of Angiotensin II Type 1 and Type 2 Receptors

TH-induced cardiac hypertrophy in vivo is accompanied by increased cardiac Transforming Growth Factor-beta 1 (TGF-beta 1) levels, which is mediated by Angiotensin II type 1 receptors (AT1R) and type 2 receptors (AT2R). However, the possible involvement of this factor in TH-induced cardiac hypertrophy is unknown. In this study we evaluated whether TH is able to modulate TGF-beta 1 in isolated cardiac, as well as the possible contribution of AT1R and AT2R in this response. The cardiac fibroblasts treated with T(3) did not show alteration on TGF-beta 1 expression. However, cardiomyocytes treated with T(3) presented an increase in TGF-beta 1 expression, as well as an increase in protein synthesis. The AT1R blockade prevented the T(3)-induced cardiomyocyte hypertrophy, while the AT2R blockage attenuated this response. The T(3)-induced increase on TGF-beta 1 expression in cardiomyocytes was not changed by the use of AT1R and AT2R blockers. These results indicate that Angiotensin II receptors are not implicated in T(3)-induced increase on TGF-beta expression and suggest that the trophic effects exerted by T(3) on cardiomyocytes are not dependent on the higher TGF-beta 1 levels, since the AT1R and AT2R blockers were able to attenuate the T(3)-induced cardiomyocyte hypertrophy but were not able to attenuate the increase on TGF-beta 1 levels promoted by T(3).

Interstitial expression of angiotensin II and AT1 receptor are increased in patients with progressive glomerulopathies

In animal models, interstitial angiotensin II (ang II) and AT1 receptor (AT1R) are key mediators of renal inflammation and fibrosis in progressive chronic nephropathies. We hypothesized that these molecules were overexpressed in patients with progressive glomerulopathies. In this observational retrospective study, we described the expression of ang II and AT1R by immunohistochemistry in kidney biopsies of 7 patients with minimal change disease (MCD) and in 25 patients with progressive glomerulopathies (PGPs). Proteinuria, serum albumin, and serum creatinine were not statistically different between MCD and PGP patients. Total expression of ang II and AT1R was not statistically different between MCD (108.7 +/- 11.5 and 73.2 +/- 13.6 cells/mm(2), respectively) and PGN patients (100.7 +/- 9.0 and 157.7 +/- 13.8 cells/mm(2), respectively; p>0.05). Yet, interstitial expression of ang II and AT1R (91.6 +/- 16.0 and 45.6 +/- 5.4 cells/mm(2), respectively) was higher in patients with PGN than in those with MCD (22.0 +/- 4.1 and 17.9 +/- 2.9 cells/mm(2), respectively, p<0.05), as was the proportion of interstitial fibrosis (11.0 +/- 0.7% versus 6.1 +/- 1.2%, p<005). In patients with MCD, ang II and AT1R expressions predominate in the tubular compartment (52% and 36% of the positive cells, respectively). In those with PGP, the interstitial expression of ang II and AT1R predominates (58% and 45%, respectively). In conclusion, interstitial expression of ang II and AT1R is increased in patients with progressive glomerulopathies. The relationship of these results and interstitial fibrosis and disease progression in humans warrants further investigations.

Aldosterone and angiotensin II synergistically stimulate migration in vascular smooth muscle cells through c-Src-regulated redox-sensitive RhoA pathways

Objective - Synergistic interactions between aldosterone (Aldo) and angiotensin II (Ang II) have been implicated in vascular inflammation, fibrosis, and remodeling. Molecular mechanisms underlying this are unclear. We tested the hypothesis that c-Src activation, through receptor tyrosine kinase transactivation, is critically involved in synergistic interactions between Aldo and Ang II and that it is upstream of promigratory signaling pathways in vascular smooth muscle cells (VSMCs). Methods and Results - VSMCs from WKY rats were studied. At low concentrations (10(-10) mol/L) Aldo and Ang II alone did not influence c-Src activation, whereas in combination they rapidly increased phosphorylation (P<0.01), an effect blocked by eplerenone ( Aldo receptor antagonist) and irbesartan (AT1R blocker). This synergism was attenuated by AG1478 and AG1296 ( inhibitors of EGFR and PDGFR, respectively), but not by AG1024 (IGFR inhibitor). Aldo and Ang II costimulation induced c-Src-dependent activation of NAD(P)H oxidase and c-Src-independent activation of ERK1/2 (P<0.05), without effect on ERK5, p38MAPK, or JNK. Aldo/Ang II synergistically activated RhoA/Rho kinase and VSMC migration, effects blocked by PP2, apocynin, and fasudil, inhibitors of c-Src, NADPH oxidase, and Rho kinase, respectively. Conclusions - Aldo/Ang II synergistically activate c-Src, an immediate signaling response, through EGFR and PDGFR, but not IGFR transactivation. This is associated with activation of redox-regulated RhoA/Rho kinase, which controls VSMC migration. Although Aldo and Ang II interact to stimulate ERK1/2, such effects are c-Src-independent. These findings indicate differential signaling in Aldo-Ang II crosstalk and highlight the importance of c-Src in redox-sensitive RhoA, but not ERK1/2 signaling. Blockade of Aldo/Ang II may be therapeutically useful in vascular remodeling associated with abnormal VSMC migration.

O polimorfismo A1166C do receptor tipo 1 da angiotensina II no infarto agudo do miocárdio

RESUMO OBJETIVO:Avaliar a associação do polimorfismo A1166C do gene do receptor AT1 da angiotensina II (AT1R) com o infarto agudo do miocárdio e a severidade da doença arterial coronariana. MÉTODOS: Estudo prospectivo, transversal de 110 pacientes com infarto agudo do miocárdio submetidos à angiografia coronariana com lesão significante (> 50%) avaliada por três critérios de severidade: número de vasos lesados, morfologia da placa aterosclerótica e escore de risco coronariano. Sem lesões coronarianas 104 indivíduos controles. O polimorfismo A1166C do gene do AT1R foi determinado pela reação em cadeia da polimerase no DNA dos leucócitos do sangue periférico. Os fatores de risco coronariano clássicos foram analisados em todos os indivíduos. RESULTADOS: Na estratificação dos genótipos em relação aos fatores de risco apenas o tabagismo teve predominância nos heterozigotos AC (p = 0,02). A freqüência dos genótipos nos pacientes infartados foi de AA = 54,5%; AC = 35,5% e CC = 10%, sendo similar e não significativa em relação aos controles (p = 0,83). Não houve aumento do risco de infarto agudo do miocárdio nas comparações dos genótipos CC vs AA (OR = 1,35; IC-95% = 0,50 - 3,59), AC vs AA (OR = 1,03; IC-95% = 0,58 - 1,84 e AA+AC vs AA (OR = 1,33; IC-95% = 0,51 - 3,45). Nenhum dos critérios de severidade teve associação significativa com os genótipos. CONCLUSÃO: Os nossos resultados indicam não haver associação do polimorfismo A1166C do AT1R com o infarto agudo do miocárdio e nem com a severidade da doença arterial coronariana segundo nossos resultados.

The forgotten face of regular physical exercise: a 'natural' anti-atherogenic activity.

Humans are not programmed to be inactive. The combination of both accelerated sedentary lifestyle and constant food availability disturbs ancient metabolic processes leading to excessive storage of energy in tissue, dyslipidaemia and insulin resistance. As a consequence, the prevalence of Type 2 diabetes, obesity and the metabolic syndrome has increased significantly over the last 30 years. A low level of physical activity and decreased daily energy expenditure contribute to the increased risk of cardiovascular morbidity and mortality following atherosclerotic vascular damage. Physical inactivity leads to the accumulation of visceral fat and consequently the activation of the oxidative stress/inflammation cascade, which promotes the development of atherosclerosis. Considering physical activity as a 'natural' programmed state, it is assumed that it possesses atheroprotective properties. Exercise prevents plaque development and induces the regression of coronary stenosis. Furthermore, experimental studies have revealed that exercise prevents the conversion of plaques into a vulnerable phenotype, thus preventing the appearance of fatal lesions. Exercise promotes atheroprotection possibly by reducing or preventing oxidative stress and inflammation through at least two distinct pathways. Exercise, through laminar shear stress activation, down-regulates endothelial AT1R (angiotensin II type 1 receptor) expression, leading to decreases in NADPH oxidase activity and superoxide anion production, which in turn decreases ROS (reactive oxygen species) generation, and preserves endothelial NO bioavailability and its protective anti-atherogenic effects. Contracting skeletal muscle now emerges as a new organ that releases anti-inflammatory cytokines, such as IL-6 (interleukin-6). IL-6 inhibits TNF-α (tumour necrosis factor-α) production in adipose tissue and macrophages. The down-regulation of TNF-α induced by skeletal-muscle-derived IL-6 may also participate in mediating the atheroprotective effect of physical activity.

Ligand-induced endocytosis and nuclear localization of angiotensin II receptors expressed in CHO cells

A construct (AT1R-NF) containing a "Flag" sequence added to the N-terminus of the rat AT1 receptor was stably expressed in Chinese hamster ovary cells and quantified in the cell membrane by confocal microscopy after reaction with a fluorescein-labeled anti-Flag monoclonal antibody. Angiotensin II bound to AT1R-NF and induced endocytosis with a half-time of 2 min. After 60-90 min, fluorescence accumulated around the cell nucleus, suggesting migration of the ligand-receptor complex to the nuclear membrane. Angiotensin antagonists also induced endocytosis, suggesting that a common step in the transduction signal mechanism occurring after ligand binding may be responsible for the ligand-receptor complex internalization.

Maternal undernutrition and the offspring kidney: from fetal to adult life

Maternal dietary protein restriction during pregnancy is associated with low fetal birth weight and leads to renal morphological and physiological changes. Different mechanisms can contribute to this phenotype: exposure to fetal glucocorticoid, alterations in the components of the renin-angiotensin system, apoptosis, and DNA methylation. A low-protein diet during gestation decreases the activity of placental 11ß-hydroxysteroid dehydrogenase, exposing the fetus to glucocorticoids and resetting the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the offspring. The abnormal function/expression of type 1 (AT1R) or type 2 (AT2R) AngII receptors during any period of life may be the consequence or cause of renal adaptation. AT1R is up-regulated, compared with control, on the first day after birth of offspring born to low-protein diet mothers, but this protein appears to be down-regulated by 12 days of age and thereafter. In these offspring, AT2R expression differs from control at 1 day of age, but is also down-regulated thereafter, with low nephron numbers at all ages: from the fetal period, at the end of nephron formation, and during adulthood. However, during adulthood, the glomerular filtration rate is not altered, due to glomerulus and podocyte hypertrophy. Kidney tubule transporters are regulated by physiological mechanisms; Na+/K+-ATPase is inhibited by AngII and, in this model, the down-regulated AngII receptors fail to inhibit Na+/K+-ATPase, leading to increased Na+ reabsorption, contributing to the hypertensive status. We also considered the modulation of pro-apoptotic and anti-apoptotic factors during nephrogenesis, since organogenesis depends upon a tight balance between proliferation, differentiation and cell death.

Les récepteurs intracellulaires de l'angiotensine II : nouvelles cibles thérapeutiques pour le remodelage cardiaque

L'angiotensine-II (Ang-II), synthétisée à partir de sources extracardiaques et intracardiaques, régule l'homéostasie cardiaque en favorisant des effets mitogéniques et en promouvant la croissance cellulaire résultant d’une altération de l'expression génique. Dans cette étude, nous avons évalué la possibilité que les récepteurs de l'angiotensine-1 (AT1) ou les récepteurs de l'angiotensine-2 (AT2) situés sur l'enveloppe nucléaire régulent l’expression génique des cardiomyocytes. En analysant les noyaux cellulaires retenus des fractions de cœur de rat par immunobuvardage Western, nous avons détecté une co-purification préférentielle des protéines AT1 et AT2 avec un marqueur de la membrane nucléaire (Nup 62), par rapport aux marqueurs de la membrane plasmique (Calpactin I), de l’appareil de Golgi (GRP 78) ou du réticulum endoplasmique (GM130). La microscopie confocale a permis de démontrer la présence des AT1 et AT2 dans les membranes nucléaires. La microinjection de l’Ang-II-FITC sur des cardiomyocytes a provoqué une liaison de préférence aux sites nucléaires. Les enregistrements de transients calciques ont illustré que les AT1 nucléaires régulent le relâchement du Ca2+. L’incubation des ligands spécifiques d’AT1 et d’AT2 avec l’UTP [α32P] a résulté en une synthèse de novo d’ARN (par exemple, 16,9 ± 0,5 cpm/ng ADN contrôle vs 162,4 ± 29,7 cpm/ng ADN-Ang II, 219,4 ± 8,2 cpm/ng ADN L -162313 (AT1) et 126,5 ± 8,7 cpm/ng ADN CGP42112A (AT2), P <0,001). L’incubation des noyaux avec Ang-II augmente de façon significative l’expression de NFκB, une réponse qui est réprimée partiellement par la co-administration de valsartan ou de PD123177. Les expériences dose-réponse avec Ang-II administrée à l'ensemble des noyaux purifiés vs. aux cardiomyocytes seuls a montré une augmentation plus importante dans les niveaux d'ARNm de NFκB avec une affinité de ~ 3 fois plus grande (valeurs d’EC50 = 9 contre 28 pmol/L, respectivement), suggérant un rôle préférentiel nucléaire dans la signalisation. Par conséquent, nous avons conclu que les membranes cardiaques nucléaires possèdent des récepteurs d’Ang-II couplés à des voies de signalisation et à la transcription génique. La signalisation nucléaire pourrait jouer un rôle clé dans les changements de l'expression de gènes cardiaques, entraînant ainsi des implications mécanistiques et thérapeutiques diverses.

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.

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.

Role of Nuclear Angiotensin-II Receptor Mediated Signalling in Cardiovascular Remodelling

Le remodelage cardiaque est le processus par lequel la structure ou la fonction cardiaque change en réponse à un déséquilibre pathophysiologique tel qu'une maladie cardiaque, un contexte d'arythmie prolongée ou une modification de l'équilibre hormonal. Le système rénine-angiotensine (SRA) est un système hormonal largement étudié et il est impliqué dans de nombreuses activités associées au remodelage cardiovasculaire. L’existence d'un système circulatoire couplé à un système de tissus locaux est une représentation classique, cependant de nouvelles données suggèrent un SRA indépendant et fonctionnellement actif à l'échelle cellulaire. La compréhension de l'activité intracellulaire du SRA pourrait mener à de nouvelles pistes thérapeutiques qui pourraient prévenir un remodelage cardiovasculaire défavorable. L'objectif de cette thèse était d'élucider le rôle du SRA intracellulaire dans les cellules cardiaques. Récemment, les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), les protéines G et leurs effecteurs ont été détectés sur des membranes intracellulaires, y compris sur la membrane nucléaire, et les concepts de RCPG intracellulaires fonctionnels sont en voie d'être acceptés comme une réalité. Nous avons dès lors fait l'hypothèse que la signalisation du SRA délimitant le noyau était impliquée dans le contrôle de l'expression des gènes cardiaques. Nous avons démontré la présence de récepteurs d'angiotensine de type-1 (AT1R) et de type-2 (AT2R) nucléaires dans les cardiomyocytes ventriculaires adultes et dans une fraction nucléaire purifiée de tissu cardiaque. Des quantités d'Ang II ont été détectées dans du lysat de cardiomyocytes et des microinjections d'Ang-II-FITC ont donné lieu à des liaisons préférentielles aux sites nucléaires. L'analyse transcriptionnelle prouve que la synthèse d'ARN de novo dans des noyaux isolés stimulés à l'Ang-II, et l'expression des ARNm de NF-κB étaient beaucoup plus importants lorsque les noyaux étaient exposés à de l'Ang II par rapport aux cardiomyocytes intacts. La stimulation des AT1R nucléaires a engendré une mobilisation de Ca2+ via les récepteurs de l'inositol trisphosphate (IP3R), et le blocage des IP3R a diminué la réponse transcriptionnelle. Les méthodes disponibles actuellement pour l'étude de la signalisation intracrine sont limitées aux méthodes indirectes. L'un des objectifs de cette thèse était de synthétiser et caractériser des analogues d'Ang-II cellule-perméants afin d’étudier spécifiquement dans les cellules intactes l'activité intracellulaire du SRA. Nous avons synthétisé et caractérisé pharmacologiquement des analogues photosensibles Ang-II encapsulée en incorporant un groupement 4,5-diméthoxy-2-nitrobenzyl (DMNB) photoclivable sur les sites actifs identifiés du peptide. Chacun des trois analogues d'Ang II encapsulée synthétisés et purifiés: [Tyr(DMNB)4]Ang-II, Ang-II-ODMNB et [Tyr(DMNB)4]Ang-II-ODMNB a montré une réduction par un facteur deux ou trois de l'affinité de liaison envers AT1R et AT2R dans les dosages par liaison compétitive et une activité réduite dans la contraction de l'aorte thoracique. La photostimulation de [Tyr(DMNB)4]Ang-II dans des cellules HEK a augmenté la phosphorylation d'ERK1/2 (via AT1R) et la production de cGMP (via AT2R) alors que dans les cardiomyocytes isolés elle générait une augmentation de Ca2+ nucléoplasmique et initiait la synthèse d'ARNr 18S et d'ARNm du NF-κB. Les fibroblastes sont les principaux générateurs de remodelage cardiaque structurel, et les fibroblastes auriculaires sont plus réactifs aux stimuli profibrotiques que les fibroblastes ventriculaires. Nous avons émis l'hypothèse que l’Ang-II intracellulaire et l'activation des AT1R et AT2R nucléaires associés contrôlaient les profils d'expression des gènes des fibroblastes via des systèmes de signalisation distincts et de ce fait jouaient un rôle majeur dans le développement de la fibrose cardiaque. Nous avons remarqué que les fibroblastes auriculaires expriment l’AT1R et l’AT2R nucléaire et l'Ang-II au niveau intracellulaire. L’expression d'AT1R nucléaire a été régulés positivement dans les cas d’insuffisance cardiaque (IC), tandis que l'AT2R nucléaire a été glycosylé post-traductionnellement. La machinerie protéique des protéines G, y compris Gαq/11, Gαi/3, et Gβ, a été observée dans des noyaux isolés de fibroblastes. AT1R et AT2R régulent l'initiation de la transcription du fibroblaste via les voies de transduction de signal d'IP3R et du NO. La photostimulation de [Tyr(DMNB)4]Ang-II dans une culture de fibroblastes auriculaire déclenche la libération de Ca2+ nucléoplasmique, la prolifération, et la synthèse et sécrétion de collagène qui ne sont pas inhibées par les bloqueurs d'AT1R et/ou AT2R extracellulaires.

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.