INTRODUCTION

Le système rénine-angiotensine (SRA) est une cascade enzymatique permettant de générer l’angiotensine II (Ang II) classiquement dans le plasma. La rénine est une enzyme aspartyl-protéase synthétisée sous forme d’un zymogène inactif, la proré- nine. Si certains tissus peuvent synthétiser la prorénine, seules les cellules de l’appareil juxta-glomérulaire sont capables de cliver le prosegment de la prorénine et de sécréter la rénine active. De toutes les angiotensines, l’angiotensine II, un octapeptide, était considérée comme étant le principal, voire le seul peptide biologiquement actif. Ce dogme était basé sur le fait que seule l’Ang II possédait des récepteurs fonctionnels lui permettant d’exercer ses fonctions principales, le contrôle de la pression artérielle et de l’équilibre hydro-sodé. Ceci était vrai jusqu’à ce que des récepteurs de l’angiotensine IV et de la (pro)rénine soient identifiés et clonés [1, 2]. Il est maintenant admis qu’il existe un SRA tissulaire, impliqué dans de nombreux processus physiologiques comme le développement, la mémoire et l’apprentissage, la croissance tissulaire et dans des processus pathologiques comme l’inflammation, l’hypertrophie vasculaire (athérosclérose et rétinopathie diabétique), le remodelage vasculaire tumoral, la fibrose, l’obésité [3, 4]. Ces effets dépendent des actions d’un SRA local, activé au niveau de l’espace interstitiel, voire à la surface cellulaire et ne dépendent pas de l’activité du SRA plasmatique [5].

Les composants du SRA tissulaire proviennent soit d’une capture plasmatique ou bien d’une synthèse in situ , comme cela a été montré dans le système nerveux central et l’œil [6, 7]. Dans ce concept de SRA tissulaire, un récepteur de la rénine pourrait jouer un rôle essentiel, permettant de concentrer la (pro)rénine à la surface cellulaire et induisant des effets cellulaires propres. Notre groupe a identifié un récepteur de la rénine sur des cellules mésangiales humaines, fixant de façon spécifique la rénine et la prorénine. Les études réalisées sur les cellules mésangiales ont montré une fixation de la rénine marquée caractérisée par un Kd de 400 pM et un nombre de site de fixation d’environ 8.000 par cellule. La fixation de la rénine induit une hypertrophie cellulaire se traduisant par une augmentation d’incorporation de thymidine tritiée et une augmentation de synthèse de l’inhibiteur de l’activateur du plasminogène (PAI1). Au contraire des protéines déjà décrites capables de lier la rénine, la fixation
n’est pas suivie d’internalisation ni dégradation de la rénine [8]. Ce récepteur a été cloné par criblage d’une banque d’expression de rein humain [2]. Les principales caractéristiques de ce récepteur sont :

— une activité co-facteur de la rénine et de la prorénine puisque rénine et prorénine liées au récepteur ont une augmentation de leur activité catalytique de clivage de l’angiotensinogène — une transduction du signal intracellulaire aboutissant à l’activation des MAP kinases ERK1(p44)/ERK2(p42) qui jouent un rôle important dans les processus de prolifération et de fibrogénèse — une localisation dans les cellules mésangiales et les cellules musculaires lisses des artères corticales et coronaires.

Ces propriétés indiquent que le récepteur de la rénine a des effets dépendants de l’Ang II en modulant sa génération à la surface cellulaire, mais qu’il est également responsable des effets propres de la (pro)rénine. De plus, sa localisation suggère qu’il pourrait jouer un rôle potentiel en pathologie cardiovasculaire et rénale.

PROPRIETES BIOLOGIQUES

L’ADN complémentaire du récepteur comporte 2.043 paires de bases (GenBank numéro d’accession AF291814) et code pour une protéine de 350 acide-aminés.

Cette protéine n’a aucune homologie avec d’autres protéines et possède un seul domaine trans-membranaire du côté C-terminal. Le récepteur est très abondamment exprimé dans le cœur, le cerveau et le placenta, et à un moindre degré dans le foie, le pancréas, et le rein. Il est très peu ou pas exprimé dans le poumon et le muscle squelettique. Le marquage du récepteur par immuno-fluorescence sur des coupes de rein et de cœur montre sa présence dans le mésangium glomérulaire et dans le sous-endothélium des artères corticales et coronaires. Une localisation précise du récepteur aux cellules musculaires lisses vasculaires a été démontrée par un double marquage avec des anticorps anti-alpha actine du muscle lisse, puis analyse par microscopie confocale. Le gène du récepteur ( ATPM8-9 ) est situé sur le chromosome X, dans la région Xp11.4.

Activité co-facteur du récepteur de la rénine

La liaison de la rénine au récepteur augmente l’activité catalytique de la rénine pour son unique substrat connu, l’angiotensinogène. De fait, la comparaison des paramètres cinétiques de la protéolyse de l’angiotensinogène par la rénine liée au récepteur ou en solution, montre que le clivage de l’angiotensinogène par la rénine fixée au récepteur est 4 à 5 fois plus efficace que par la rénine en solution (k cat /

Km = 9.3 µM-1s-1 pour la rénine fixée au récepteur versus 2.2 µM-1s-1 pour la rénine en phase soluble). L’augmentation de l’activité catalytique pourrait s’expliquer par
un changement important de conformation de la rénine fixée et par la formation d’un complexe rénine/récepteur plus favorable à une interaction avec l’angiotensinogène. L’augmentation du k cat / Km est due essentiellement à une diminution du

Km de la réaction de 1.1 µM (rénine en solution) à 0.15 µM (rénine fixée au récepteur). Ceci indique que la génération d’angiotensine I à la surface cellulaire est physiologiquement possible pour une concentration basse d’angiotensinogène de l’ordre de 0.15 µM, telle qu’elle peut être observée dans l’interstitium. Toutes ces caractéristiques démontrent que la surface cellulaire est un site important de la génération d’Ang II [2, 9].

Un autre résultat important à considérer est la fixation de la prorénine. La prorénine est la forme zymogène inactive de la rénine et nécessite un clivage de son pro-peptide pour devenir totalement active. Nous avons montré que la fixation de la prorénine au récepteur était suffisante pour provoquer un changement de conformation et pour démasquer son activité catalytique intrinsèque. Ces résultats in vitro confirment des données in vivo suggérant que la prorénine posséde une activité catalytique intrinsèque [10, 11].

Activation des MAP kinases ERK1(p44)/ERK2(p42) induite par la fixation de la (pro)rénine

La fixation de (pro)rénine induit une phosphorylation du récepteur sur des résidus sérine et tyrosine, associée à la phosphorylation des MAP kinases ERK1/2 (Extracellular Regulated Kinases). Cette activation est observée en présence d’un antagoniste du récepteur AT1, indiquant qu’elle est indépendante de la génération d’Ang II. Les mécanismes moléculaires impliqués en amont et en aval de l’activation ERK1/2 ainsi que le rôle de la sérine 337 et des tyrosine 335 et 340 sont en cours d’étude. L’activation de ERK1/2 sur les cellules mésangiales et les cellules musculaires lisses vasculaires est extrêmement rapide et transitoire. Il n’y a pas d’augmentation du Ca 2+ intracellulaire, ni de l’AMP cyclique au cours de l’activation du récepteur de la (pro)rénine.

Les autres protéines de liaison de la rénine

Plusieurs autres protéines capables de lier la rénine ont été décrites [12-14], et récemment, le récepteur mannose-6-phosphate (M-6-P) et un récepteur mal caractérisé ont été décrits sur les cardiomyocytes de rat. Leurs caractéristiques et les effets induits par la fixation de (pro)rénine sont totalement différents.

Le récepteur mannose-6-phosphate

Le récepteur M-6-P est un récepteur exprimé de façon très ubiquitaire. C’est classiquement un récepteur de clairance, mais il est également impliqué dans l’activation de pro-hormones et dans le transport de protéines possédant des résidus mannose-6-phosphate. Ce récepteur est exprimé sur les cellules endothéliales de
cordon ombilical [15] et sur les cardiomyocytes de rat néonataux [9]. Le récepteur M-6-P lie la rénine et la prorénine exclusivement lorsqu’elles sont glycosylées. La fixation de la rénine et de la prorénine s’accompagne d’une internalisation, de l’activation intracellulaire de la prorénine en rénine par clivage du pro-segment, et de la dégradation immédiate de la rénine. De la même façon que le récepteur spécifique de la rénine favorise la génération d’Ang I et d’Ang II à la surface des cellules mésangiales, le récepteur M-6-P favorise la génération d’Ang I et d’Ang II à la surface des cardiomyocytes, avant que le complexe ne soit internalisé [9]. La présence de rénine active dans le cytoplasme ne s’accompagne pas de génération intracellulaire d’Ang II.

Ces observations suggèrent un nouveau concept dans lequel certaines surfaces cellulaires capables de concentrer simultanément un récepteur de la (pro)rénine, l’enzyme de conversion de l’angiotensine I et les récepteurs de l’Ang II, représentent des microenvironnements favorables à la génération d’Ang I et d’Ang II. Dans ce microenvironnement, la fixation d’Ang II sur ses récepteurs est facilitée par leur voisinage immédiat, et l’Ang II agit de façon plus efficace que lorsqu’elle est générée à distance, dans le plasma.

Récepteur de la (pro)rénine sur les cardiomyocytes de rat

Une autre protéine capable de lier la (pro)rénine a été décrite également sur les cardiomyocytes de rat adultes. Au contraire du récepteur M-6-P, ce récepteur fixe la prorénine et la rénine même lorsqu’elles ne sont pas glycosylées [16]. La fixation de prorénine provoque l’internalisation du complexe récepteur/prorénine et l’activation intracellulaire de la prorénine en rénine, comme pour le récepteur M-6-P.

Cependant, la génération intracellulaire de rénine s’accompagne d’une génération intracellulaire d’angiotensine II.

Les raisons de ces résultats contradictoires ne sont pas connues, et la présence ou l’absence d’une génération intracellulaire d’Ang II et ses effets sont encore extrêmement controversés [17].

Cependant, deux faits majeurs se dégagent des travaux récents sur les récepteurs de la (pro)rénine. Tout d’abord, la surface cellulaire est un lieu privilégié d’activation du système rénine-angiotensine. Ensuite, le récepteur spécifique permet de démontrer un rôle fonctionnel pour la prorénine. En se fixant sur son récepteur, le prorénine acquiert une activité catalytique et active son récepteur, provoquant la phosphorylation des MAP kinases ERK1/2.

FONCTIONS POTENTIELLES DU RECEPTEUR DE LA RENINE

Compte tenu de sa localisation, sur les cellules mésangiales et musculaires lisses, et à cause de ses propriétés, facilitation de la génération d’Ang II et activation des MAP kinases ERK1/2 impliquées dans la fibrose tissulaire et la prolifération
cellulaire, il est probable que le récepteur de la rénine est un composant essentiel du SRA tissulaire. Il est tentant de spéculer qu’une activation incontrôlée du récepteur peut être mise en jeu dans les maladies cardio-vasculaires, l’hypertension, le diabète, l’obésité, l’athérosclérose et l’inflammation, et bien d’autres situations pathologiques associées à une activation locale du SRA. La génération d’animaux génétiquement modifiés, soit invalidés pour le récepteur ou, au contraire, surexprimant le récepteur dans les cellules musculaires lisses vasculaires permettra de donner les premières réponses à ces hypothèses.

Un point extrêmement important concerne la démonstration du rôle fonctionnel de le prorénine fixée au récepteur. En effet, il est important de souligner que la prorénine est la seule forme synthétisée par les cellules autres que celles de l’appareil juxta-glomérulaire, et que la prorénine représente 50 à 70 % de la rénine totale plasmatique chez le sujet normal. Ce taux de prorénine peut atteindre 95 % de la rénine plasmatique chez le patient diabétique, et chez les patients diabétiques souffrant de rétinopathie diabétique, le liquide vitrée contient de très grandes quantités de prorénine [18]. Les concentrations de prorénine sont également élevées au cours de la grossesse, dans le plasma et dans le liquide amniotique. Enfin, l’étude de rats transgéniques pour la prorénine humaine a confirmé que des taux très élevés de prorénine plasmatiques s’accompagnait de néphroangiosclérose et d’hypertrophie aortique et cardiaque, en l’absence d’hypertension artérielle. De plus, ces rats étaient atteints d’une fibrose hépatique sévère [19]. Tous ces résultats, associés à la démonstration d’une activité catalytique de la prorénine in vivo [10, 11], confirment nos données in vitro et suggèrent que dans certaines conditions, une augmentation de la prorénine peut avoir des effets néfastes en activant de façon non controlée le récepteur, source d’hypertrophie et de prolifération cellulaire. De plus, la prorénine fixée au récepteur devient active et peut donc contribuer à une production locale et excessive d’angiotensine II.

CONCLUSIONS

Le récepteur de la rénine possède une triple fonction. Il permet la capture la (pro)rénine circulante et sa concentration dans les tissus et à la surface cellulaire. Le récepteur joue également un rôle de cofacteur en augmentant l’activité catalytique de la rénine et en démasquant l’activité catalytique de la prorénine. Enfin, il active des voies de signalisation intracellulaires aboutissant à la phosphorylation des MAP kinases ERK1/2. Par sa localisation et ses propriétés, le récepteur pourrait jouer un rôle essentiel sur l’activation des cellules musculaires lisses vasculaires, directement ou bien de façon indirecte en modulant la génération d’angiotensine II au voisinage des récepteurs AT1.

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DISCUSSION

M. Jacques-Louis BINET

Avez-vous pu étudier l’existence du récepteur de la rénine à proximité des cellules hématopoïétiques, c’est-à-dire dans les cellules médullaires chez l’homme et les cellules hépatiques chez l’animal ? Dans quelles cellules ce récepteur a-t-il été trouvé ?

Non, nous n’avons pas encore eu l’occasion d’étudier l’expression du récepteur de la rénine sur les cellules médullaires chez l’homme et les cellules hépatiques chez l’animal.

En ce qui concerne les cellules sanguines, nous savons que l’ARN messager du récepteur est présent dans les lymphocytes, les polynucléaires neutrophiles et les monocytes.

M. Raymond ARDAILLOU

Comment conciliez-vous l’effet pro-inflammatoire de la rénine via son récepteur avec l’effet anti-inflammatoire des inhibiteurs de l’enzyme de conversion dont l’administration est associée à une hyperréninémie ?

Aucune étude n’a démontré, à ce jour, de corrélation entre l’hyper-réninémie et une augmentation de la concentration de rénine intra-tissulaire. De plus, des arguments expérimentaux indiquent que la rénine tissulaire provient d’une capture plasmatique active et non d’une simple diffusion. Il se pourrait donc que l’augmentation de la concentration locale de rénine ait un effet négatif sur la synthèse de son récepteur. L’effet « pro »inflammatoire de la rénine serait contrebalancé par une diminution de l’expression de son récepteur membranaire. Ceci est une hypothèse qui reste à démontrer.

M. Christian NEZELOF

Les pathologistes connaissent de longue date des tumeurs dites à « cellules granuleuses », tumeurs bénignes dont l’histogenèse est controversée. Il a été montré qu’un certain nombre de ces tumeurs exprimaient, d’une façon inattendue, la rénine. Les tumeurs sont différentes des adénomes rénaux sécréteurs de rénine. Avez-vous connaissance de l’existence de ces tumeurs ? Possèdent-elles des récepteurs ?

Nous n’avons pas eu l’occasion d’étudier l’expression du récepteur de la rénine sur ce type de tumeur.

M. Bernard PESSAC

La rénine est-elle synthétisée dans le système nerveux central, et si oui, dans quelle(s) cellule(s) ? Quelle(s) cellules(s) exprime(nt) le récepteur de la rénine ?

La synthèse de la rénine dans le système nerveux central est source de débat depuis environ 30 ans. La confirmation de sa synthèse par l’équipe de Curt Sigmund est récente.

En utilisant un modèle de souris transgénique exprimant la rénine humaine sous le contrôle de son propre promoteur, Morimoto et coll. ont démontré par immunohistochimie que la rénine humaine était exprimée dans les cellules gliales de l’amygdale, du cortex, du thalamus et de l’hypothalamus, ainsi que dans les neurones du noyau cochléaire dorsal et de l’hippocampe. Le contrôle de l’expression de la rénine par son propre promoteur permet de considérer que la synthèse de rénine humaine chez cette souris transgénique reflète une distribution normale et tissu spécifique du transgène.

L’expression du récepteur de la rénine n’a pas été étudiée dans le système nerveux central normal. Cependant, une étude vient de montrer que le récepteur de la rénine était exprimé par les cellules gliales de glioblastome humains (Juillerat et coll.). Morimoto S., Cassell M.D., Sigmund C.D. The brain renin-angiotensin system in transgenic mice carrying a highly regulated human renin transgene. Circ. Res . 2002 :90 :80-86 Bader M.,

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Bull. Acad. Natle Méd., 2004, 188, no 4, 621-629, séance du 27 avril 2004