Etude pharmacologique de la voie de signalisation impliquée dans l'apoptose des péricytes rétiniens induite par les produits avancés de glycation (albumine bovine modifiée par le méthylglyoxal)
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
One of the earliest morphological changes in retinal microvessels observed during the subclinic phase of diabetic retinopathy is the selective loss of intramural pericytes by apoptosis. The aim of this study was to test the hypothesis that Advanced Glycation End-Products (AGE) could promote pericyte apoptosis in vitro and further investigate the signaling cascade leading to cell death. AGE (3 µM) induce pericyte apoptosis associated to an intracellular formation of diacylglycerol (DAG) and ceramide, produced after activation of phosphatidylcholine-phospholipase C coupled with acidic sphingomyelinase. High concentration of glucose (25 mM) neither affects apoptosis nor endogenous levels of both lipids. Dual inhibition of DAG and ceramide production only partially protects pericytes against apoptosis, suggesting a lipid-independent apoptotic pathway induced by AGE. Pericyte apoptosis induced by AGE also involves caspase activation. Initiator caspase-8 seems to be absent from bovine retinal pericytes. On the contrary, initiator caspase-10 (and perhaps caspase-2) is involved in the apoptotic pathway and generates DAG and ceramides. The two apoptotic signaling pathways induced by AGE seem to converge to mitochondrial permeability alteration, characterized by caspase-9 activation. This caspase most likely further activates effector caspases, such as caspase-3, involved in the execution stage of apoptosis. Oxidative stress induction in AGE-induced apoptosis has also been shown. AGE induce radical oxygen species (ROS) production and/or redox status alteration, which acts upstream of DAG/ceramide formation and sequentially to mitochondrial damage. In conclusion, our study shows that AGE, accumulated in the basement membrane of retinal microvasculature during the long course of diabetes, can induce pericyte loss by apoptosis in vitro. Furthermore, based on the results presented we are able to propose a signaling pathway induced by AGE leading to pericyte apoptosis. Early loss of pericytes in retinal microvessels is considered to be the start point of retinopathy pathogenesis. Retardation or prevention of pericyte dropout by pharmacological intervention against one of the new targets described in this work provides new therapeutic perspective for diabetic retinopathy.
Abstract FR:
Une des premières altérations morphologiques des microvaisseaux rétiniens, observée dans la phase préclinique de la rétinopathie diabétique, est la disparition sélective des péricytes par apoptose. L'objectif de ce travail de thèse a été de tester l'hypothèse que les produits avancés de glycation (AGE) peuvent induire l'apoptose des péricytes rétiniens en culture et dans l'affirmative d'explorer la voie de signalisation intracellulaire mise en jeu au cours de ce processus apoptotique. Les AGE (3 æM) induisent l'apoptose des péricytes, associée à la formation intracellulaire de diacylglycérols (DAG) et de céramides, produits par l'activation séquentielle de phosphatidylcholine-phospholipase C couplée à la sphingomyélinase acide. Une forte concentration en glucose (25 mM) n'a pas eu d'effet sur l'apoptose des péricytes et la production endogène des deux lipides. L'inhibition de la formation des DAG et des céramides n'abolit que partiellement l'apoptose, suggérant que les AGE activent une autre voie de signalisation menant à l'apoptose, indépendante des deux lipides. L'apoptose des péricytes induite par les AGE est également gouvernée par l'activation de différentes caspases. Alors que la caspase-8 initiatrice ne semble pas être présente dans les péricytes rétiniens de bœuf, la caspase-10 initiatrice (et peut-être la caspase-2) participe à la transduction du message apoptotique en générant les DAG et les céramides. Les deux voies de signalisation activées par les AGE semblent induire une altération de la perméabilité de la membrane mitochondriale, caractérisée par l'activation de la caspase-9. Cette dernière activerait alors les caspases effectrices, comme la caspase-3, impliquées dans la phase d'exécution de l'apoptose. Nous avons également montré l'induction d'un stress oxydant dans la voie de signalisation menant à l'apoptose des péricytes. Les AGE induisent une production d'espèces radicalaires de l'oxygène (ROS) et/ou modifient le statut redox intracellulaire, ce qui contrôlerait la génération de DAG et de céramides et qui altérerait ensuite la fonction mitochondriale. En conclusion, ces travaux montrent que les AGE, qui s'accumulent dans la membrane basale des microvaisseaux rétiniens au cours du diabète, sont capables d'induire la perte des péricytes par apoptose in vitro. De plus, cette étude permet de proposer une voie de signalisation activée par les AGE menant à l'apoptose des péricytes rétiniens. La perte précoce des péricytes rétiniens est considérée comme le point de départ dans l'évolution de la rétinopathie diabétique. Le ralentissement, ou la prévention, de la disparition des péricytes par une approche pharmacologique contre une des nouvelles cibles enzymatiques identifiées dans ce travail constitue donc une nouvelle perspective de traitement de la rétinopathie diabétique.