Caractérisation phénotypique et génotypique de la néphropathie liée aux mutations du facteur de transcription HNF-1Beta : rôle d'HNF-1Beta dans l'insuffisance rénale aiguë expérimentale

Abstract

Le gène HNF1B code pour le facteur de transcription HNF-1bêta (hepatocyte nuclear factor-1bêta). Chez l'homme, les mutations d'HNF1B sont associées à une maladie à transmission autosomique dominante touchant à des degrés divers le rein, le pancréas, le foie et l'appareil génital. Dans le rein, HNF-1bêta régule la néphrogenèse précoce et tardive, la tubulogenèse, la polarisation planaire des cellules tubulaires (division orientée dans l'espace) et plus tardivement l'homéostasie des cellules tubulaires. Les objectifs de ce travail de thèse étaient de trois ordres : mieux caractériser le phénotype associé aux mutations d'HNF1B en particulier à l'âge adulte (partie clinique), mieux définir le génotype des patients HNF1B (partie génétique) et caractériser le rôle d'HNF-1bêta au cours de la régénération suivant une agression épithéliale aiguë (partie fondamentale). (1) Caractérisation phénotypique. Outre la publication de deux phénotypes originaux (atrésie de l'œsophage - anomalies rénales ; néphropathie kystique mimant une polykystose autosomique dominante), nous avons pu colliger les données d'une cohorte de 27 patients adultes porteurs d'une mutation d'HNF1B et rapporter les faits suivants : à l'âge adulte, la néphropathie est de type tubulo-interstitielle chronique et associe fréquemment une hypomagnésémie et une hypokaliémie. Nous avons également pu réaliser une analyse génotype-phénotype précise d'une large cohorte d'individus mutés (majoritairement d'âge pédiatrique). (2) Caractérisation Génétique. En plus de participer à une étude de corrélation génotype - phénotype, nous avons entrepris de mieux définir la population pouvant bénéficier d'une exploration du gène HNF1B. L'étude d'une large cohorte de 433 patients testés dans le laboratoire de Génétique du CHU de Toulouse nous a permis de définir un score prédictif de mutation d'HNF1B utile à la fois aux cliniciens et aux généticiens. (3) Caractérisation du rôle d'HNF-1bêta chez l'homme et en pathologie. Dans un premier temps, le rôle d' HNF-1bêta dans le rein humain post-natal a été appréhendé par l'analyse de l'expression de ses gènes cibles dans le sédiment urinaire de patients HNF1B (succédané du tissu rénal habituellement non disponible dans cette pathologie) et de leurs apparentés au 1er degré indemnes de la mutation. Nous avons pu confirmer par cette approche indirecte les données parcellaires disponibles chez la souris : l'expression des cystogènes cibles d'HNF-1bêta après la phase du développement rénal n'est pas différente de celle des patients témoins. Dans un second temps, nous avons tenté d'appréhender le rôle d'HNF-1bêta au cours des phases de régénération épithéliale suivant une agression rénale aiguë. L'étude d'un modèle murin de choc hémorragique contrôlé nous a permis de définir la cinétique d'expression d'HNF-1bêta et de la rapporter à celle de ses cibles géniques, dont SOCS3, acteur clé de la réparation de l'épithélium rénal et de la réponse épithéliale aux stimuli extra-cellulaires (IL-6, HGF, EGF...). In vitro, l'impact de l'hypoxie et du facteur induit par l'hypoxie Hif-1a sur l'expression d'HNF-1bêta a également pu être détaillée. L'expression d'HNF-1bêta n'étant pas limitée au rein, nous faisons l'hypothèse que ce facteur pourrait également être impliqué dans la régénération d'autres épithélia, comme le foie ou le tube digestif. Enfin, afin de mieux caractériser l'impact d'une agression épithéliale sur l'expression d'HNF-1bêta et en déduire les mécanismes moléculaires de sa régulation, nous détaillons actuellement l'impact d'un choc endotoxinique (injection de lipopolysaccharide) sur l'expression d'HNF-1bêta et de ses gènes cibles dans les différents organes sus-cités. L'étude in vitro de cellules rénales soumises au même stress nous a également permis de définir une nouvelle voie de régulation d'HNF-1bêta. En résumé, ce travail aborde un ensemble de problématiques attenant au facteur de transcription HNF-1bêta (manifestions phénotypiques et génotypiques de ses mutations, caractérisation du rôle d'HNF-1bêta en situation d'agression épithéliale aiguë). Par extension, la caractérisation du rôle d'HNF-1bêta dans la réparation épithéliale et de ses modes de régulation pourrait ouvrir un nouveau champ de recherche sur son éventuelle capacité à prévenir la dédifférenciation tubulaire, prémisse à l'apparition d'une fibrose rénale.The HNF1B gene encodes for the HNF-1beta transcription factor (hepatocyte nuclear factor-1beta). In human, HNF1B-related disease is a highly heterogeneous dominantly inherited multi-organ disease, which encompasses renal, pancreas, liver and genital tract abnormalities. In the kidney, HNF-1beta controls all the steps of the nephrogenesis (tubulogenesis, planar cell polarity (oriented mitotic division) and tubular segment specification and maintenance. Aims of this thesis were to better detail the phenotype associated with HNF1B mutations (clinical part), to better define the genotype of the HNF1B patients (genetic part) and to assess the role of HNF-1beta in acute kidney injury (scientific part). 1. Clinical part. First, we reported two atypical presentations of HNF1B mutation (cystic kidney disease mimicking an autosomal polycystic kidney disease ; esophageal atresia and urinary tract/renal abnormalities). We also reported the clinical charts of 27 adult patients with HNF1B mutation and highlighted the following data : in adult patients, HNF1B nephropathy has the characteristics of a chronic tubulo-interstitial nephritis with frequent hypomagnesemia and hypokaliemia. Last, we could perform a genotype-phenotype analysis in a large cohort of HNF1B individuals (mostly lower than 18 years of age). 2. Genetic part. In addition to the genotype-phenotype correlation study, we tried to better define the individuals that could beneficiate from HNF1B analysis. Studying a large cohort of 433 patients tested in the Genetic department of the University hospital of Toulouse, we could establish a predictive score of HNF1B mutation in order to help both clinicians and geneticist. 3. Scientific part. First, role of HNF-1 beta in post-natal human kidney was assessed by studying the expression of its target genes in the urinary cells pellets of HNF1B patients and their first-degree relatives free of mutation. With this indirect approach, we could confirm preliminary data observed in mouse models : in post-natal kidney, expression of HNF-1 beta target cystogenes was similar in individuals with and without HNF1B mutation. Then, we aimed at better delineate the role of HNF-1beta in acute kidney injury. Studying a mouse model of hemorrhagic shock, we could characterize the kinetic of HNF-1beta expression in injured kidney and to correlate it to the expression of its target genes, like Socs3, a key actor of epithelial repair which control an adaptative response of the epithelium to extra-cellular signals (IL-6, EGF, HGF...). In vitro, respective roles of the hypoxia-inducible factor HIF-1a and hypoxia per se were detailed. Given the expression of HNF-1beta in many epithelial cells, we hypothesized that this transcription factor may also be involved in the reparation of other organ (liver, gut...). Last, in order to better decipher the consequences of an epithelial injury on HNF-1beta expression, experiments in a mouse model of endotoxinic shock (lipopolysaccharide infusion) are currently on going. In summary, this work aimed at better delineate the genotype and phenotype of HNF1B mutations and decipher the role of this transcription factor in acute (ischemic and septic) kidney injury. Characterization of the role of HNF-1beta in epithelial repair and identification of its regulatory factors could open a new field of research : may HNF-1beta prevent epithelial dedifferentiation, a well-known trigger of renal fibrosis