Role of selective V2-receptor-antagonism in septic shock: a randomized, controlled, experimental study

ABSTRACT : INTRODUCTION : V2-receptor (V2R) stimulation potentially aggravates sepsis-induced vasodilation, fluid accumulation and microvascular thrombosis. Therefore, the present study was performed to determine the effects of a first-line therapy with the selective V2R-antagonist (Propionyl1-D-Tyr(Et)2-Val4-Abu6-Arg8,9)-Vasopressin on cardiopulmonary hemodynamics and organ function vs. the mixed V1aR/V2R-agonist arginine vasopressin (AVP) or placebo in an established ovine model of septic shock. METHODS : After the onset of septic shock, chronically instrumented sheep were randomly assigned to receive first-line treatment with the selective V2R-antagonist (1 g/kg per hour), AVP (0.05 g/kg per hour), or normal saline (placebo, each n = 7). In all groups, open-label norepinephrine was additionally titrated up to 1 g/kg per minute to maintain mean arterial pressure at 70 ± 5 mmHg, if necessary. RESULTS : Compared to AVP- and placebo-treated animals, the selective V2R-antagonist stabilized cardiopulmonary hemodynamics (mean arterial and pulmonary artery pressure, cardiac index) as effectively and increased intravascular volume as suggested by higher cardiac filling pressures. Furthermore, left ventricular stroke work index was higher in the V2R-antagonist group than in the AVP group. Notably, metabolic (pH, base excess, lactate concentrations), liver (transaminases, bilirubin) and renal (creatinine and blood urea nitrogen plasma levels, urinary output, creatinine clearance) dysfunctions were attenuated by the V2R-antagonist when compared with AVP and placebo. The onset of septic shock was associated with an increase in AVP plasma levels as compared to baseline in all groups. Whereas AVP plasma levels remained constant in the placebo group, infusion of AVP increased AVP plasma levels up to 149 ± 21 pg/mL. Notably, treatment with the selective V2R-antagonist led to a significant decrease of AVP plasma levels as compared to shock time (P < 0.001) and to both other groups (P < 0.05 vs. placebo; P < 0.001 vs. AVP). Immunohistochemical analyses of lung tissue revealed higher hemeoxygenase-1 (vs. placebo) and lower 3-nitrotyrosine concentrations (vs. AVP) in the V2R-antagonist group. In addition, the selective V2R-antagonist slightly prolonged survival (14 ± 1 hour) when compared to AVP (11 ± 1 hour, P = 0.007) and placebo (11 ± 1 hour, P = 0.025). CONCLUSIONS : Selective V2R-antagonism may represent an innovative therapeutic approach to attenuate multiple organ dysfunction in early septic shock.

Voies de signalisation non-canoniques du récepteur V2 de la vasopressine

Le récepteur V2 (V2R) de la vasopressine est un récepteur couplé aux protéines G (RCPG), jouant un rôle fondamental dans le maintien de l’homéostasie hydrosodique. À l’instar de nombreux RCPGs, il est capable d’interagir avec plusieurs types de protéines G hétérotrimériques et possède des voies de signalisation peu explorées aux mécanismes mal compris. Ces voies non canoniques font l’objet des travaux exposés dans ce mémoire. Il s’agit d’explorer les caractéristiques et mécanismes de la signalisation de V2R via G12, et de la voie d’activation d’ERK 1/2 par transactivation du récepteur de l’insulin-like growth factor 1, IGF1R. Par des études de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET), nous exposons la capacité de V2R à interagir avec la sous-unité Gα12 ainsi que la modulation de la conformation de l’hétérotrimère G12 par l’agoniste de V2R, l’arginine-vasopressine. Ces travaux dévoilent également la modulation de l’interaction entre Gα12 et son effecteur classique RhoA, suggérant un engagement de RhoA, ainsi que la potentialisation via Gα12 de la production d’AMP cyclique. À l’aide de diverses méthodes d’inhibition sélective, nos résultats précisent les mécanismes de la transactivation. Ils supportent notamment le rôle initiateur de l’activation de Src par V2R et l’absence d’implication des ligands connus d’IGF1R dans la transactivation. La métalloprotéase MMP 3 apparaît par ailleurs comme un bon candidat pour réguler la transactivation. Ce projet met en lumière des modes de signalisation peu explorés de V2R, dont l’implication physiologique et physiopathologique pourrait s’avérer significative, au-delà d’un apport fondamental dans la compréhension de la signalisation des RCPGs.

Increased renal responsiveness to vasopressin and enhanced V2 receptor signaling in RGS2-/- mice.

The antidiuretic effect of vasopressin is mediated by V2 receptors (V2R) that are located in kidney connecting tubules and collecting ducts. This study provides evidence that V2R signaling is negatively regulated by regulator of G protein signaling 2 (RGS2), a member of the family of RGS proteins. This study demonstrates that (1) RGS2 expression in the kidney is restricted to the vasopressin-sensitive part of the nephron (thick ascending limb, connecting tubule, and collecting duct); (2) expression of RGS2 is rapidly upregulated by vasopressin; (3) the vasopressin-dependent accumulation of cAMP, the principal messenger of V2R signaling, is significantly higher in collecting ducts that are microdissected from the RGS2(-/-) mice compared with their wild-type littermates; and (4) analysis of urine output of mice that were exposed to water restriction followed by acute water loading revealed that RGS2(-/-) mice exhibit an increased renal responsiveness to vasopressin. It is proposed that RGS2 is involved in negative feedback regulation of V2R signaling.

Pharmacokinetic and pharmacodynamic effects of YM087, a combined V1/V2 vasopressin receptor antagonist in normal subjects.

OBJECTIVE: The pharmacokinetic and pharmacodynamic properties of YM087, (4'-[(2-methyl-1,4,5,6- tetrahydroimidazo[4,5-d][1]benzazepin-6-yl)-carbonyl]-2-p henylbenzanilide monohydrochloride), a new orally active, dual V1/V2 receptor antagonist were characterised in healthy normotensive subjects. METHODS: Six subjects were randomly allocated to receive, at 1-week intervals, a single oral dose of 60 mg YM087 and a single i.v. dose of 50 mg YM087 in an open-label, crossover study. RESULTS: YM087 had an oral bioavailability of 44% and a short half-life. Upon oral and i.v. administration of YM087, a significant sevenfold increase in urine flow rate and a fall in urinary osmolality (from 600 mosmol/l to less than 100-mosmol/l) were observed with a peak effect 2 h after drug intake suggesting effective vasopressin V2 receptor blockade. Simultaneously, significant increases in plasma osmolality (from 283 +/- 1.3 mosmol/l to 288 +/- 1.0 mosmol/l after i.v. and from 283 +/- 2.1 mosmol/l to 289 +/- 1.7-mosmol/l after oral administration) and vasopressin levels (from 1.5 +/- 0.3 pg/ml to 3.7 +/- 0.6 pg/ml after i.v. and from 0.9 +/- 0.1 pg/ml to 3.9 +/- 0.7 pg/ml after oral administration) were found. When administered i.v., YM087 inhibited the vasopressin-induced skin vasoconstriction, suggesting a blockade of V1 receptors. However, the YM087-induced antagonism of V1 receptors was less pronounced than V2 receptor blockade. CONCLUSION: These data show that YM087 is an effective dual V1/V2 receptor antagonist in man.

Vascular Effects of RWJ-676070, a Selective Combined V-1a/V-2 Vasopressin Receptor Antagonist

In recent years, several vasopressin antagonists have been developed that block V-1 receptors either selectively or nonselectively.(1,2) To date, one combined V-1/V-2 antagonist (primarily a V-2 antagonist, as determined on the basis of human receptor binding data), conivaptan, has been approved for the treatment of euvolemic hyponatremia.(3,4) We have previously shown that the vascular properties of a vasopressin V-1 antagonist can be investigated safely and reliably in healthy subjects. We used the measurement of skin blood flow after intradermic injection of exogenous arginine vasopressin on a skin area prevasodilated with calcitonin gene-related peptide (CGRP).(3,5) This technique enables the documentation of the dose-dependent effects of vasopressin or vasopressin antagonists. In this study, we have characterized the V-1a pharmacodynamic profile of increasing doses of RWJ-676070, a new orally active dual V-1a/V-2 receptor antagonist, in healthy subjects.(5)

Upregulation of vasopressin V1A receptor mRNA and protein in vascular smooth muscle cells following cyclosporin A treatment.

1. The major side effects of the immunosuppressive drug cyclosporin A (CsA) are hypertension and nephrotoxicity. It is likely that both are caused by local vasoconstriction. 2. We have shown previously that 20 h treatment of rat vascular smooth muscle cells (VSMC) with therapeutically relevant CsA concentrations increased the cellular response to [Arg8]vasopressin (AVP) by increasing about 2 fold the number of vasopressin receptors. 3. Displacement experiments using a specific antagonist of the vasopressin V1A receptor (V1AR) showed that the vasopressin binding sites present in VSMC were exclusively receptors of the V1A subtype. 4. Receptor internalization studies revealed that CsA (10(-6) M) did not significantly alter AVP receptor trafficking. 5. V1AR mRNA was increased by CsA, as measured by quantitative polymerase chain reaction. Time-course studies indicated that the increase in mRNA preceded cell surface expression of the receptor, as measured by hormone binding. 6. A direct effect of CsA on the V1AR promoter was investigated using VSMC transfected with a V1AR promoter-luciferase reporter construct. Surprisingly, CsA did not increase, but rather slightly reduced V1AR promoter activity. This effect was independent of the cyclophilin-calcineurin pathway. 7. Measurement of V1AR mRNA decay in the presence of the transcription inhibitor actinomycin D revealed that CsA increased the half-life of V1AR mRNA about 2 fold. 8. In conclusion, CsA increased the response of VSMC to AVP by upregulating V1AR expression through stabilization of its mRNA. This could be a key mechanism in enhanced vascular responsiveness induced by CsA, causing both hypertension and, via renal vasoconstriction, reduced glomerular filtration.

Actualités en hépatologie [Highlights in hepatology]

This review highlights recent advances in hepatology, including new insights into the clinical penetrance of hereditary hemochromatosis, the development of non-immunosuppressive cyclosporin A analogs for the treatment of chronic hepatitis C, thrombopoietin receptor agonists for thrombocytopenia in cirrhosis, the development of vasopressin V2 receptor antagonists (vaptans) for the management of ascites and hyponatremia in portal hypertension, the description of chronic hepatitis E in immunosuppressed patients, and the development of sorafenib as the first molecularly targeted therapy with a demonstrated benefit in the treatment of advanced hepatocellular carcinoma. These new developments will be summarized and discussed critically, with a particular emphasis on their potential implications for current and future clinical practice.

Molecular clock is involved in predictive circadian adjustment of renal function.

Renal excretion of water and major electrolytes exhibits a significant circadian rhythm. This functional periodicity is believed to result, at least in part, from circadian changes in secretion/reabsorption capacities of the distal nephron and collecting ducts. Here, we studied the molecular mechanisms underlying circadian rhythms in the distal nephron segments, i.e., distal convoluted tubule (DCT) and connecting tubule (CNT) and the cortical collecting duct (CCD). Temporal expression analysis performed on microdissected mouse DCT/CNT or CCD revealed a marked circadian rhythmicity in the expression of a large number of genes crucially involved in various homeostatic functions of the kidney. This analysis also revealed that both DCT/CNT and CCD possess an intrinsic circadian timing system characterized by robust oscillations in the expression of circadian core clock genes (clock, bma11, npas2, per, cry, nr1d1) and clock-controlled Par bZip transcriptional factors dbp, hlf, and tef. The clock knockout mice or mice devoid of dbp/hlf/tef (triple knockout) exhibit significant changes in renal expression of several key regulators of water or sodium balance (vasopressin V2 receptor, aquaporin-2, aquaporin-4, alphaENaC). Functionally, the loss of clock leads to a complex phenotype characterized by partial diabetes insipidus, dysregulation of sodium excretion rhythms, and a significant decrease in blood pressure. Collectively, this study uncovers a major role of molecular clock in renal function.

Molecular and cellular pathogenesis of autosomal recessive polycystic kidney disease

Autosomal recessive polycystic kidney disease (ARPKD) is an inherited disease characterized by a malformation complex which includes cystically dilated tubules in the kidneys and ductal plate malformation in the liver. The disorder is observed primarily in infancy and childhood, being responsible for significant pediatric morbidity and mortality. All typical forms of ARPKD are caused by mutations in a single gene, PKHD1 (polycystic kidney and hepatic disease 1). This gene has a minimum of 86 exons, assembled into multiple differentially spliced transcripts and has its highest level of expression in kidney, pancreas and liver. Mutational analyses revealed that all patients with both mutations associated with truncation of the longest open reading frame-encoded protein displayed the severe phenotype. This product, polyductin, is a 4,074-amino acid protein expressed in the cytoplasm, plasma membrane and primary apical cilia, a structure that has been implicated in the pathogenesis of different polycystic kidney diseases. In fact, cholangiocytes isolated from an ARPKD rat model develop shorter and dysmorphic cilia, suggesting polyductin to be important for normal ciliary morphology. Polyductin seems also to participate in tubule morphogenesis and cell mitotic orientation along the tubular axis. The recent advances in the understanding of in vitro and animal models of polycystic kidney diseases have shed light on the molecular and cellular mechanisms of cyst formation and progression, allowing the initiation of therapeutic strategy designing and promising perspectives for ARPKD patients. It is notable that vasopressin V2 receptor antagonists can inhibit/halt the renal cystic disease progression in an orthologous rat model of human ARPKD.

Étude moléculaire de la formation de complexes protéiques impliqués dans la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G

La communication cellulaire est un phénomène important pour le maintien de l’homéostasie des cellules. Au court des dernières années, cette sphère de recherche sur la signalisation cellulaire a connue des avancées importantes au niveau de l’identification des acteurs principaux impliqués dans la reconnaissance extracellulaire des signaux, ainsi que la compréhension des voies de signalisation engagées par les cellules pour répondre aux facteurs extracellulaires. Malgré ces nouvelles informations, les diverses interrelations moléculaires entre les acteurs ainsi que les voies de signalisation cellulaire, demeurent mal comprises. Le transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) permet la mesure d’interactions protéiques et peut être utilisé dans deux configurations, le BRET480-YFP (connu aussi comme le BRET1) et le BRET400-GFP (connu aussi en tant que BRET2). Suite à l’oxydation de son substrat, la luciférase de renilla peut transférer son énergie à une protéine fluorescente, uniquement si elles sont à proximité l’une de l’autre (≤100Å). La combinaison dans un seul essai des BRET480-YFP et BRET400-GFP, a permis de suivre trois paires d’interactions, sur une même population cellulaire. Par contre, l’utilisation de deux substrats pour la réaction de bioluminescence rend impossible la mesure simultanée des différents signaux de BRET, pour ce trois nouvelles configurations de BRET ont été mises au point en utilisant des nouvelles protéines fluorescentes. Ainsi deux des nouvelles couleurs de BRET ayant des émissions résolues, le BRET400-BFP et le BRET400mAmetrine ont pu être combinées pour mesurer l’engagement par un RCPG d’une protéine G, ainsi que l’accumulation du second messager. La combinaison de ces BRET a également permis de révéler la formation d’un complexe entre le récepteur α2A adrénergique (α2AAR), Gαi1, le dimère Gβγ ainsi que la kinase des récepteurs couplés aux protéines G (GRK2), suite à l’activation du récepteur. De plus, seule l’entrée de GRK2 semble être en mesure de causer la désensibilisation du α2AAR, en s’intercalant entre Gαi1 et Gβγ. Par contre, la stabilisation de l’interaction entre α2AAR et la β-arrestine2 semble nécessiter l’activité kinase de GRK2. Une autre étude a révélé l’importance de différentes Gα pour la mobilisation du calcium, suite à l’activation du récepteur aux opioïdes de type delta (DOR). Suite à la surexpression de Gα de la famille Gαq, il a été possible de mesurer une influence de ces Gα sur la mobilisation du calcium. Toutefois, cette réponse calcique mesurée en présence des Gαq demeure sensible aux prétraitements à la toxine de Bordetella pertussis, qui inhibe sélectivement l’activité des Gαi. De plus, la co-expression de Gαi et Gαq permet de potentialiser la mobilisation de calcium, démontrant une interrelation entre ces deux familles de protéine Gα, pour la signalisation du DOR. Afin de démontrer l’interrelation directe, des expériences de BRET ont été réalisées entre différentes Gα. En plus de montrer la formation de complexes sélectifs entre les Gα, les expériences de BRET réalisées en parallèle d’analyses de séquences de Gα, ont également mis à jour un site de sélectivité d’interaction entre les Gα, l’hélice α4. Suite à la transposition de cette hélice α4 de Gα12 sur Gαi1, qui normalement n’interagissent pas, il a été possible de forcer l’interaction entre Gα12 et Gαi1, confirmant ainsi que cette hélice α contient l’information permettant une sélectivité d’interaction. Au cours de cette thèse, il a été possible de générer de nouvelles méthodes de mesure d’interactions protéiques qui permettent de multiplexer différents signaux, ce qui a permis de mettre à jour de nouvelles interactions entre divers effecteurs de la signalisation de RCGP

Effect of arginine vasopressin on the canine epicardial coronary artery: experiments on V1-receptor-mediated production of nitric oxide

OBJECTIVE: To determine whether arginine vasopressin releases endothelium-derived nitric oxide (EDNO) from the epicardial coronary artery. METHODS: We studied segments of canine left circumflex coronary arteries suspended in organ chambers to measure isometric force. The coronary artery segments were contracted with prostaglandin F2alpha (2 x 10-6M) and exposed to a unique, strong arginine vasopressin concentration (10-6M) or titrated concentrations (10-9 a 10-5 M). RESULTS: The unique dose of arginine vasopressin concentration (10-6M) induced transient, but significant (p<0.05), relaxation in arterial segments with endothelium, and an increase, not significant, in tension in arteries without endothelium. Endothelium-dependent relaxation to arginine vasopressin was inhibited by Ng-monomethyl-L-arginine (L-NMMA, 10-5M) or N G-nitro-L-arginine (L-NOARG) (10-4M), 2 inhibitors of nitric oxide synthesis from L-arginine. Exogenous L-arginine (10-4M), but not D-arginine (10-4M), reversed the inhibitory effect of L-NMMA on vasopressin-mediated vasorelaxation. Endothelium dependent relaxation to vasopressin was also reversibly inhibited by the vasopressin V1-receptor blocker d(CH2)5Try(Me) arginine vasopressin (10-6M) (n=6, P<0.05). CONCLUSION: Vasopressin acts through V1 endothelial receptors to stimulate nitric oxide release from L-arginine.

Effect of SR 49059, a V1a vasopressin receptor antagonist, in Raynaud's phenomenon.

OBJECTIVE: To assess whether vasopressin V1a receptor blockade reduces the abnormal vasoactive response to cold in patients suffering from Raynaud's phenomenon (RP). METHODS: SR 49059, an orally active, non-peptidic vasopressin V1a receptor antagonist, was given orally (300 mg once daily) to 20 patients with RP in a single-centre, double-blind, placebo-controlled, randomized cross-over study with two 7-day periods of treatment separated by 21 days of washout. Bilateral finger systolic blood pressure and skin temperature were assessed before and after immersion of the hand in cold water for 3 min (15 degrees C) during the screening phase and three times (before and 2 and 4 h after drug intake) on days 1 and 7 of each of the two treatment periods. Recovery of digital pressure and skin temperature was measured 0, 10, 20 and 32 min after the end of the cold immersion test. RESULTS: SR 49059 significantly attenuated the cold-induced fall in systolic pressure by 14.5% (95% confidence interval 0-29; P = 0.045) on the most affected hand on day 7 compared with placebo. Temperature recovery after the end of the cold test showed a trend to enhancement 2 and 4 h after SR 49059 on day 7 (P = 0.060 and P = 0.062 respectively). The beneficial effects on finger pressure and temperature recovery were obtained without changes in supine blood pressure or in heart rate. CONCLUSION: SR 49059 given orally once a day for 7 days to patients with RP showed favourable effects compared with placebo on finger systolic pressure and temperature recovery after cold immersion, without inducing side-effects.

Génération d'une souris dépourvue du gène VIT32 de manière conditionnelle: étude du phénotype rénal chez les souris dépourvues de RGS2

Résumé Dans le rein, la vasopressine possède un rôle essentiel dans la régulation fine du transport d'eau et participe au contrôle de la réabsorption du sodium. Cette action est conduite par l'activation du récepteur à la vasopressine V2R situé dans l'anse de Henle, dans le tubule connecteur et dans le canal collecteur du néphron des rongeurs et conduit à la formation d'AMPc entraînant un mécanisme d'action caractérisé par deux phases distinctes. Le premier effet de la vasopressine est non génomique et a lieu rapidement après l'activation du récepteur, la deuxième phase est plus tardive et possède la caractéristique de moduler la transcription d'un réseau de gènes. Parmi ces gènes, plusieurs sont directement impliqués dans le transport d'eau et de sodium, comme l'Aqp2 et 3, ENaC et la Na,K-ATPase. L'identification des effets de la voie de signalisation de la vasopressine représente un point crucial pour la compréhension des mécanismes moléculaires de la réabsorption de l'eau et du sodium dans le néphron. L'analyse en série de l'expression de gènes (SAGE) réalisée en 2001 dans notre laboratoire a permis de caractériser le transcriptome dépendant de la vasopressine dans la lignée cellulaire mpkCCDc14,a dérivée du canal collecteur cortical (CCD) de souris. Deux des transcrits induits par la vasopressine (VIT) ont fait l'objet des études de ce travail de thèse. Le premier est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) qui code pour une protéine ne possédant aucune homologie avec des domaines protéiques dont la fonction est connue. Dans le système d'expression de l'ovocyte de Xenopus laevis, VIT32 induit la maturation des ovocytes et diminue le courant sensible à l'amiloride de manière dépendante de la voie des MAPK. Dans les mpkCCDc14, l'inhibition de la voie des MAPK diminue le courant sodique en diminuant l'activité de la Na,K-ATPase, mais sans modifier le courant d'ENaC. Ainsi la voie de signalisation des MAPK peut avoir des cibles différentes suivant le système dans lequel elle est étudiée. C'est pourquoi nous avons décidé de poursuivre l'étude de VIT32 dans un contexte physiologique en créant une souris dépourvue du gène codant pour VIT32 de manière conditionnelle (conditional knockout). La première partie de cette thèse a donc consisté à générer cette souris. Le deuxième transcrit induit par la vasopressine qui a été étudié dans cette thèse est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, il a été montré que RGS2 inhibe des voies de signalisation dépendantes de récepteurs couplés à des protéines Gq et Gs. Dans notre étude, nous avons montré que dans le néphron de rein de souris, RGS2 est colocalisé avec V2R. In vivo, la vasopressine sécrétée lors d'une restriction en eau imposée à des souris augmente l'expression de RGS2. De plus, l'accumulation d'AMPc engendrée par l'action de la vasopressine sur les canaux collecteurs est significativement plus grande chez les souris dépourvues de RGS2 (rgs2 -/-). Cette induction de la signalisation de la vasopressine est corrélée à une augmentation de la réabsorption d'eau chez les souris rgs2 -/-. Ainsi RGS2 serait impliqué dans le rétrocontrôle négatif de la voie de signalisation de la vasopressine. Abstract In the kidney, vasopressin plays a key role in the control of water balance and participates in salt reabsorption. These actions are induced by the activation of V2 vasopressin receptor (V2R) located in the loop of Henle, in the connecting tubule and in the collecting duct leading to an increase in intracellular cAMP levels. The V2R-mediated vasopressin action elicits a rapid, non-genomic effect, during which water and salt reabsorption is rapidly increased and a late or genomic effect characterised by the long-term regulation of water and salt reabsorption through the transcriptional activation of a gene network that includes Aqp2, Aqp3, ENaC and Na,K-ATPase. Serial analysis of gene expression (SAGE) performed in 2001 in our laboratory characterised the vasopressin induced transcripts (VIT) in the mpkCCDc14 cell line. Two of them are studied in this thesis. The first one is VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) that encodes a protein that has no homology with any protein domain of known function. In the Xenopus laevis oocyte, VIT32 induces oocyte maturation and downregulates the ENaC amiloride sensitive current via the activation of the MAPK pathway. In mpkCCDc14 cell line, the MAPK pathway inhibition leads to a decrease of Na,K-ATPase activity without affecting ENaC current. Therefore, the MAPK pathway can act on different targets depending on the cellular context. Thus, we decided to investigate the function of VIT32 in its physiological environment by performing a conditional knockout mouse of VIT32. The first part of this thesis consisted in generating this mouse. The second studied vasopressin induced transcript is RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, RGS2 has been shown to inhibit Gq and Gs protein-coupled receptor pathway. In our study we show that RGS2 is co-localized with V2R in the mouse nephron. In vivo, vasopressin secreted during water restriction up-regulates RGS2 expression. Moreover, vasopressin-dependant accumulation of CAMP is significantly increased in the cortical collecting duct of RGS2 knockout mice. This increase is correlated with an increase in water reabsorption. RGS2 could be involved in the negative feedback regulation of V2R signalling. Résumé tout public Le corps humain est composé d'environ 60% d'eau répartie à l'intérieur et à l'extérieur des cellules de notre organisme. Les cellules, unités fondamentales du vivant, puisent l'oxygène et les nutriments indispensables à leur fonctionnement dans le liquide extracellulaire. La composition du milieu doit être constante, car les variations peuvent perturber considérablement et parfois fatalement la fonction des cellules. Ainsi les organismes pluricellulaires ont développé des mécanismes permettant de contrôler la constance du milieu extracellulaire afin de maintenir l'état d'équilibre nommé homéostasie. Le rein joue un rôle majeur dans cette homéostasie grâce à sa capacité de réabsorber l'eau et les solutés en fonction des besoins de l'organisme. Cette fonction du rein est régulée par différentes hormones comme la vasopressine, qui permet de contrôler la réabsorption fine de l'eau et des solutés. Dans leurs membranes, les cellules possèdent des récepteurs leur permettant de répondre aux signaux extracellulaires comme le sont entre autres les hormones. Ainsi les cellules sensibles à la vasopressine possèdent un récepteur nommé V2R qui permet d'intégrer les signaux de la vasopressine en déclenchant tout une cascade d'événements conduisant à une modification de l'expression de certaines protéines impliquées directement ou non dans la réabsorption de l'eau et des solutés. Une étude précédente élaborée au sein de notre laboratoire a permis de répertorier les protéines dont l'expression est augmentée par de la vasopressine. Deux de ces protéines ont fait l'objet des études de cette thèse. La première protéine induite par la vasopressine est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32). Cette protéine est entre autres impliquée dans la réabsorption du sodium, mais la fonction précise de VIT32 dans ce transport n'a pas pu être déterminée. Une des approches possibles pour l'étude de la fonction d'une protéine est de supprimer son expression chez la souris et d'étudier les conséquences de son absence. Ces souris sont appelées des souris knockout, puisque la protéine en question ne peut plus agir. La première partie de cette thèse a donc consisté à générer une souris dépourvue du gène de VIT32. La deuxième protéine étudiée est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). Cette protéine inhibe certaines voies de signalisation activées par différentes hormones. Dans cette partie du travail de thèse, nous avons pu mettre en évidence que RGS2 agit comme un inhibiteur de la voie de signalisation de la vasopressine. En modifiant cette signalisation, RGS2 serait donc un médiateur du contrôle de la réabsorption d'eau dans les cellules du rein sensibles à la vasopressine.

Induction of RAGE shedding by activation of G-protein-coupled receptors

The multiligand Receptor for Advanced Glycation End products (RAGE) is involved in various pathophysiological processes, including diabetic inflammatory conditions and Alzheimers disease. Full-length RAGE, a cell surface-located type I membrane protein, can proteolytically be converted by metalloproteinases ADAM10 and MMP9 into a soluble RAGE form. Moreover, administration of recombinant soluble RAGE suppresses activation of cell surface-located RAGE by trapping RAGE ligands. Therefore stimulation of RAGE shedding might have a therapeutic value regarding inflammatory diseases. We aimed to investigate whether RAGE shedding is inducible via ligand-induced activation of G protein-coupled receptors (GPCRs). We chose three different GPCRs coupled to distinct signaling cascades: the V2 vasopressin receptor (V2R) activating adenylyl cyclase, the oxytocin receptor (OTR) linked to phospholipase Cβ, and the PACAP receptor (subtype PAC1) coupled to adenylyl cyclase, phospholipase Cβ, calcium signaling and MAP kinases. We generated HEK cell lines stably coexpressing an individual GPCR and full-length RAGE and then investigated GPCR ligand-induced activation of RAGE shedding. We found metalloproteinase-mediated RAGE shedding on the cell surface to be inducible via ligand-specific activation of all analyzed GPCRs. By using specific inhibitors we have identified Ca2+ signaling, PKCα/PKCβI, CaMKII, PI3 kinases and MAP kinases to be involved in PAC1 receptor-induced RAGE shedding. We detected an induction of calcium signaling in all our cell lines coexpressing RAGE and different GPCRs after agonist treatment. However, we did not disclose a contribution of adenylyl cyclase in RAGE shedding induction. Furthermore, by using a selective metalloproteinase inhibitor and siRNAmediated knock-down approaches, we show that ADAM10 and/or MMP9 are playing important roles in constitutive and PACAP-induced RAGE shedding. We also found that treatment of mice with PACAP increases the amount of soluble RAGE in the mouse lung. Our findings suggest that pharmacological stimulation of RAGE shedding might open alternative treatment strategies for Alzheimers disease and diabetes-induced inflammation.