Soutenance de thèse de Tacy SANTANA MACHADO

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Pathologie Humaine - Spécialité Pathologie Vasculaire et Nutrition
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Toxines urémiques,Récepteur aryl hydrocarbon,Insuffisance rénale chronique,,
Keywords
Uremic toxins,Aryl hydrocarbon receptor,Chronic kidney disease,,
Titre de thèse
Rôle des toxines urémiques et du facteur de transcription AhR dans la modulation de l'expression des transporteurs hépatiques au cours de l'insuffisance rénale chronique
Role of uremic toxins and AhR transcription factor in the modulation of hepatic transporter expression in chronic kidney disease
Date
Lundi 26 Juin 2017
Adresse
Faculté de Pharmacie - Timone - 27 Boulevard Jean Moulin - 13005 Marseille
Salle de thèse
Jury
Directeur de these Stéphane BURTEY Aix-Marseille Université
Examinateur Françoise DIGNAT-GEORGE Aix-Marseille Université
Rapporteur Laurent METZINGER Université de Picardie-Jules-Verne
Rapporteur Olivier FARDEL Université de Rennes 1
CoDirecteur de these Claire CERINI Aix-Marseille Université
Examinateur Jean-Paul CRISTOL Université de Montpellier

Résumé de la thèse

L’insuffisance rénale chronique conduit à la rétention de solutés, appelés toxines urémiques, dans le sang et les tissus des patients. Parmi ces toxines urémiques, l’indoxyl sulfate (IS), qui provient de la dégradation du tryptophane alimentaire par le microbiote intestinal, est fortement lié aux protéines. Ainsi, son épuration par les techniques de dialyse est faible. Il a été montré que l’IS exerce des effets délétères sur les cellules endothéliales, les cellules musculaires lisses et les cellules rénales et que chez les patients souffrant d’une insuffisance rénale chronique, les taux d’IS sont associés à la mortalité. Les patients souffrant d’une insuffisance rénale chronique présentent une clairance altérée des médicaments, qu’elle soit rénale ou non rénale. De plus, ces patients, à cause de la sévérité de la maladie et une comorbidité importante, nécessitent l’association de nombreux médicaments. C’est pourquoi ces patients sont régulièrement exposés à de fréquents effets indésirables. Le transport des médicaments à travers les membranes plasmiques et leur métabolisme par les enzymes de détoxification sont deux processus qui conditionnent leur distribution tissulaire. Les mécanismes par lesquels l’insuffisance rénale chronique peut affecter ces deux processus sont encore peu connus. Cela est dû en partie à la multiplicité et la faible spécificité des enzymes de détoxification et des transporteurs ainsi qu’aux relations très étroites établies entre eux. Des études in vitro montrent que ces altérations pourraient être attribuées à des molécules circulantes, spécifiques de l’insuffisance rénale chronique, telles que les toxines urémiques. Ainsi, nous avons testé si l’IS peut modifier l’expression des principaux transporteurs hépatiques impliqués dans la clairance des médicaments: SLC10A1, SLC22A1, SLC22A7, SLC47A1, SLCO1B1, SLCO1B3, SLCO2B1, ABCB11, ABCB1, ABCC2, ABCC3, ABCC4, ABCC6 et ABCG2. Nous avons montré que l’IS augmente l’expression et l’activité du transporteur d’efflux P-glycoprotéine codé par le gène ABCB1 dans des cellules humaines d’hépatocarcinome (HepG2), sans modifier l’expression de tous les autres transporteurs. Le facteur de transcription aryl hydrocarbon receptor, tristement connu pour être responsable des effets de la 2,3,7,8-tétrachlorodibenzo-p-dioxine (TCDD), est le récepteur intracellulaire des toxines urémiques indoliques dont l’IS. Nous avons montré dans ce travail que l’effet de l’IS sur la P-glycoprotéine est dépendant d’AhR. De plus, des souris qui présentent une insuffisance rénale chronique induite par une alimentation riche en adénine, montrent une augmentation des taux sériques d’IS parallèle à une augmentation de l’expression du gène Abcb1a dans le foie. Egalement, dans une cohorte de patients transplantés cardiaques ou rénaux, et présentant une insuffisance rénale chronique, ceux présentant des doses élevées d’IS nécessitent des doses de cyclosporine plus élevées pour obtenir la valeur sanguine cible empêchant le rejet de greffe. Cette corrélation est indépendante de la fonction rénale. La cyclosporine est un substrat de la P-glycoprotéine, et est principalement éliminée par celle-ci dans la bile. Ainsi, cette corrélation entre les taux d’IS et les doses de cyclosporine suggère qu’une augmentation de l’activité de la P-glycoprotéine pourrait être responsable d’une clairance hépatique de la cyclosporine plus élevée. L’ensemble de ces résultats suggèrent que l’IS pourrait par ces effets sur les transporteurs de médicaments, participer à l’altération non rénale des médicaments au cours de l’insuffisance rénale chronique.

Thesis resume

Chronic kidney disease leads to the retention of solutes, the so-called uremic toxins, which are retained in blood and tissues instead of being excreted by kidneys. Among these uremic toxins, indoxyl sulfate (IS), which is derived from the degradation of dietary tryptophan by the gut microbiota, is highly protein bound. Thus, it is badly removed by conventional dialysis. IS has been shown to display deleterious effects on endothelial cells, smooth vascular muscle cells and kidney cells and to be correlated to mortality in patients with CKD. In patients with chronic kidney disease (CKD), not only renal but also non-renal clearance of drugs is altered. Moreover, these patients, due to the severity of the disease and significant comorbidites, require the prescription of numerous medications. This is why these patients are regularly exposed to frequent drug-related adverse effects. The transport of drugs through plasma membranes and their metabolism by detoxification enzymes are two processes which affect their tissue distribution. How uremic environment could modify these two processes is poorly understood. This is due in part to the multiplicity and low specificity of detoxification enzymes and transporters and to the interplay of processes established between them. In vitro studies suggest that these changes could be attributed to circulating molecules specific of CKD, such as uremic toxins. Thus, we tested whether the uremic toxin IS, could change the expression of main liver transporters involved in drug clearance: SLC10A1, SLC22A1, SLC22A7, SLC47A1, SLCO1B1, SLCO1B3, SLCO2B1, ABCB11, ABCB1, ABCC2, ABCC3, ABCC4, ABCC6 and ABCG2. We demonstrated that IS increases the expression and activity of the efflux transporter P-glycoprotein encoded by ABCB1 in human hepatoma cells (HepG2), without modifying the expression of the other transporters. The transcription factor aryl hydrocarbon receptor, known to mediate the toxic effects of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), is the intracellular receptor of indolic uremic toxins, including IS. We have shown in this work that the effect of IS on P-glycoprotein is dependent on AhR. In a mouse model of CKD (adenine diet), the decline in renal function lead to the accumulation of IS in the serum and to the specific up-regulation of Abcb1a in the liver. In addition, cardiac and kidney transplant recipients with CKD needed higher doses of cyclosporine, a P-gp substrate, to obtain cyclosporine target blood level. This need was associated with serum levels of IS, independently of renal function. It suggests an increased activity of P-gp that could be responsible for an increased hepatic clearance of this drug. Altogether, these results suggest that uremic toxins such as IS, through their effect on drug transporters, may participate in the modification of the non-renal clearance of drugs in patients with CKD.