Autophagy in the interplay between shear stress and kidney epithelium homeostasis

Dialogue moléculaire entre l'autophagie et les forces de cisaillement dans l'homéostasie de l'épithélium rénal L'autophagie est un mécanisme de dégradation et de recyclage du matériel cytoplasmique permettant aux cellules de s'adapter à diverses stimuli notamment aux forces de cisaillement générées par les flux de liquides corporels. L'autophagie contribue ainsi au maintien de l'homéostasie cellulaire et tissulaire. L'altération de l'autophagie est observée dans de nombreuses maladies comme les maladies rénales. Au cours de cette thèse, nous avons étudié le rôle de l'autophagie induite par des forces de cisaillement dans les cellules épithéliales rénales qui sont constamment exposées au flux urinaire. Ce travail s'est appuyé sur des données de mon laboratoire d'accueil montrant que le flux urinaire induit l'autophagie par l'intermédiaire une structure microtubulaire, appelée le cil primaire, localisée sur la surface cellulaire des cellules épithéliales tubulaires. Il avait également été montré que cette induction est importante pour réguler la taille cellulaire. Dans la première partie de ce travail de thèse, nous avons montré que les forces de cisaillement stimulent une autophagie sélective (appelée lipophagie) dédiée à la dégradation des gouttelettes lipidiques, dans les cellules épithéliales tubulaires proximales. La lipophagie contribue à la production d'acide gras qui sont utilisés comme substrats par la mitochondrie pour générer, par la ß-oxydation, de l'ATP. Cette stimulation de la lipophagie est accompagnée par une induction de la biogénèse mitochondriale et d'une reprogrammation métabolique. Nous avons également démontré que ces processus dépendent du cil primaire. Cette relation entre le flux urinaire et le métabolisme lipidique a été confirmée in vivo en utilisant notamment le modèle d'obstruction unilatéral de l'uretère. Finalement, nous avons montré que la lipophagie et la biogénèse mitochondriale sont requises pour des différents processus cellulaires énergivores telles que la réabsorption du glucose, la néoglucogenèse et le remodelage du cytosquelette. Dans la deuxième partie de ce travail nous avons étudié le rôle de l'autophagie ou plus exactement de la machinerie autophagique comme médiateur de la communication intercellulaire au sein des cellules épithéliales rénales soumises à des forces de cisaillement. Ce concept intégratif s'appuie sur le rôle des protéines de l'autophagie (ATG) dans la régulation de la sécrétion non conventionnelle de molécules. A l'aide d'un système expérimental de flux en série que nous avons développé dans le laboratoire, nous montrons que des cellules proximales déficientes pour la protéine ATG5 (et non Beclin-1) ne peuvent pas réguler la taille des cellules issus du tube distal/collecteur (IMCD3). Un même effet est observé sur les cellules IMCD3 si on utilise des cellules proximales dépourvues de cil primaire. Ces données suggèrent que le sécrétome des cellules proximales dépendant d'ATG5 joue un rôle paracrine dans la régulation de la taille cellulaire. Dans la même veine, nous montrons également que la surexpression du domaine longin de la protéine VAMP7, surexpression qui est connu comme altérant la fusion des vésicules lysosomales avec la membrane plasmique, entraîne un défaut de la régulation de la taille des cellules. Finalement, nous émettons l'hypothèse que l'ATP produit dans la cellule proximale et sécrétée ainsi que la signalisation purinergique joue un rôle dans cette communication intercellulaire entre le tubule proximal et distal. En effet, nous montrons que des cellules traitées par un antagoniste (suramin) des récepteurs purinergiques présentent un défaut de régulation de la taille cellulaire. Ces résultats sont également en accord avec le fait que les forces de cisaillement stimulent l'expression des récepteurs purinergiques. En conclusion, nos données démontrent que le cil primaire et l'autophagie sont impliqués dans la méchanotransduction des forces de cisaillement afin de réguler l'homéostasie de l'épithélium rénal.