Le développement du système rénine-angiotensine (SRA) résulte de la mise en jeu d’un programme complexe et intégré de croissance et de différenciation aboutissant à la formation des organes. L’angiotensine II peut jouer un rôle modulateur dans ces processus du fait de ses propriétés de facteur de croissance dans les cellules adultes et fœtales et du fait de l’expression précoce des divers composants du SRA dans le fœtus humain et des rongeurs.

Expression précoce de l’ensemble des gènes du système rénine chez le fœtus

Dans un travail du laboratoire, nous avons exploré l’expression des constituants du SRA au cours du développement fœtal humain, en s’attachant à l’étude concomitante de l’angiotensinogène (AGT), de la rénine, de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ACE) et des récepteurs de l’angiotensine II (AT et AT ) (1). Cette 1 2 étude avait été réalisée au tout début de la vie embryonnaire et fœtale, à une époque correspondant au départ de l’organogenèse (du 3ème au 35ème jours de gestation).

L’un des points particulièrement intéressants était que tous les composants du SRA éaient détectés de façon simultanée au stade 14 du développement embryonnaire, à un moment où la plupart des tissus entreprennent leur organogenèse. Quelques éléments sont même exprimés plus tôt, dans des tissus embryonnaires ou extraembryonnaires de l’unité utéro-placentaire. Les récepteurs AT et AT sont présents 1 2 dans différents tissus et organes du fœtus humain dès le stade 11, correspondant à la 3ème semaine de grossesse et tout au long de la vie fœtale. Le récepteur AT est 1 exprimé de façon prédominante dans les organes cibles adultes du SRA et notamment le rein, la surrénale, le cœur et le foie. Par contre, l’expression du récepteur AT2 est restreinte aux composants mésenchymateux d’organes en développement tels que le rein, la surrénale, le cœur et plusieurs tissus dérivés de la crête neurale. Le récepteur AT devient progressivement indétectable lorsque la différenciation fonc2 tionnelle apparaît. Une autre observation intéressante est l’existence de la rénine, de l’ACE et des récepteurs AT et AT dans le cœur humain fœtal. Leur distribution 1 2 différente et leur régulation au cours du développement évoquent un rôle de l’angiotensine II lors de la croissance fœtale, comme ceci avait été suggéré par des études sur des cultures cellulaires. Le rôle fonctionnel du SRA dans l’organogenèse, suggéré par la présence de ses différents constituants au tout début de la vie fœtale, peut être compris par l’exploration des souris chez qui l’un des gènes de ce système a été invalidé. L’invalidation des gènes de l’AGT, de l’ACE et des récepteurs AT et 1 AT a généré des résultats attendus (baisse en moyenne de 30 mmHg de la pression 2 artérielle pour l’inactivation de chacun des éléments du SRA) et inattendus. Comme le montre le tableau I, l’inactivation de l’AGT [2, 3], de l’ACE [4, 5] ou du récepteur AT [6, 7] entraîne une atteinte rénale : amincissement du cortex, atrophie focale 1a et hyperplasie avec désorganisation de la paroi de l’artériole afférente juxtaglomérulaire. Il existe une quasi disparition de la zone papillaire du rein. Ces animaux présentent en outre une insuffisance rénale marquée et une anomalie de la concentration urinaire. Fait intéressant, et inattendu, nous avons observé régulière-

TABLEAU I. — Inactivation (à l’état homozygote) des gènes du système rénine-angiotensine chez la souris. Effet sur la pression artérielle (PA), la pathologie et la fonction rénale.

Gène

Effet

Références

Angiotensinogène PA : —31 mmHg 2, 3 Atteinte rénale sévère (amincissement de la corticale, hypoplasie papillaire) Enzyme de conversion PA : —31 mmHg 4, 5 de l’angiotensineAtteinte rénale sévère Elévation de la créatininémie Défaut de concentration urinaire Récepteur AT PA = 6, 7 1a —31 mmHg Atteinte rénale moins prononcée ment une anémie chez les animaux dont le gène de l’ACE a été inactivé (ACE -/-), posant la question du rôle du SRA dans l’hématopoïèse [8].

Système rénine et hématopoïèse

Effet des inhibiteurs du système rénine-angiotensine dans l’hématopoïèse.

Une série d’études cliniques suggère que le SRA pouvait jouer un rôle dans le contrôle de l’érytropoïèse [8]. L’utilisation d’inhibiteurs d’ACE à haute dose lors des premières études de ces médicaments, a pu s’accompagner d’une anémie modérée.

Plusieurs études ont montré que les inhibiteurs d’ACE et les antagonistes du récepteur AT abaissaient le taux d’hématocrite. Cette propriété a été même utilisée 1 pour réduire l’érythrocytose que l’on peut observer après transplantation. Le mécanisme d’action de cet effet a été discuté : baisse du taux d’érythropoïétine ou induction d’une résistance à l’érythropoïétine sous inhibiteurs d’ACE ? D’autres études n’ont toutefois pas trouvé de lien causal entre érythropoïétine et anémie induite par les inhibiteurs d’ACE et les bloqueurs du récepteur AT . Une autre 1 hypothèse pouvait être émise : celle du rôle d’un substrat de l’ACE, le peptide acetyl-SDKP, un peptide hémorégulateur capable de bloquer l’entrée en phase S des érythroblastes et qui s’élève lors de l’inactivation de l’ACE.

Mécanismes d’induction de l’anémie due aux bloqueurs du système rénine.

En collaboration avec le laboratoire de Kenneth Bernstein (Emory University, Atlanta, Georgia, USA), nous avons montré que l’angiotensine II facilitait l’érythropoïèse. Son absence de production ou le blocage de son action serait responsable de l’anémie. Ces travaux ont utilisé deux souches d’animaux génétiquement modifiés pour l’ACE : — des animaux homozygotes dont le gène entier de l’ACE a été inactivé (animaux KO ACE.1) et qui ne produisent aucun ACE
plasmatique ou tissulaire [5]. Ces animaux ont une baisse importante de la pression artérielle, une hypoplasie de la médullaire rénale et de la papille, une insuffisance rénale ; — des animaux homozygotes pour une inactivation partielle de l’ACE (animaux KO ACE.2) [9]. Ces animaux expriment une ACE tronquée ne comportant que le domaine N-terminal. L’ACE ne peut être ancrée dans la membrane puisque la pièce d’ancrage membranaire se trouve dans la partie C-terminale de l’ACE. En revanche, la protéine ACE est secrétée et détectable dans le plasma. Ces souris ACE.2 convertissent l’AngI en AngII avec 34 % d’efficacité par rapport aux animaux sauvages. La pression artérielle des animaux ACE.2 est similaire à celle des animaux ACE.1 (en moyenne 75 mmHg). Les souris ACE.2 ont des lésions rénales anatomopathologiques beaucoup moins prononcées que les animaux ACE.1 et ont une fonction rénale normale. En comparant les souris ACE.1, ACE.2 et les souris sauvages, nous avons observé une anémie normochrome, normocytaire, isolée, chez les animaux ACE.1 et ACE.2 (Tableau II) avec une réduction de 25 % de la masse globulaire. Le taux d’érythropoïétine était relativement élevé chez les animaux ACE.1 et ACE.2 par rapport aux contrôles, en rapport avec l’anémie. L’insuffisance rénale comme cause d’anémie pouvait a priori être exclue dans la mesure où les animaux ACE.2 qui sont aussi anémiques que les animaux ACE.1 ont une créatinine normale. Le taux d’acétyl-SDKP était élevé chez les animaux ACE.1 (3.5 fi 0.4 nM) par rapport aux animaux ACE.2 (2.2 fi 0.2 nM), différence attendue étant donné que le domaine N-terminal de l’ACE est principalement impliqué dans la dégradation d’acétyl-SDKP [10] Le taux d’AngII plasmatique de 110 fi 15 pg/ml chez les souris sauvages est abaissé à 12.5 fi 3.0 pg/ml chez les souris ACE.1 et à 22.8 fi 4.0 pg/ml chez les souris ACE.2. La perfusion d’une dose de 0.3 mg/kg/j d’AngII par minipompe, pendant deux semaines chez les souris ACE.2 et les souris sauvages, augmentait la pression artérielle de 73 à 131 mmHg chez les souris ACE.2 et n’avait qu’un effet minime chez les souris sauvages. L’hématocrite des souris ACE.2 perfusées par l’AngII, était élevée de 41.2 fi 1.0 % à 48.3 fi 0.8 % et n’était pas modifiée chez les souris sauvages. L’ensemble de ces résultats suggérait donc fortement que l’AngII était impliquée dans l’érythropoïèse. Un élément supplémentaire en faveur du rôle de l’angiotensine II dans l’érythropoïèse est le travail de Mrug et al qui a montré qu’ in vitro l’AngII stimule la prolifération des progéniteurs érythroïdes précoces [11].

Rôle du système rénine-angiotensine dans l’érythropoïèse précoce

Les résultats rapportés ci-dessus indiquent que l’AngII joue un rôle dans la diffé- renciation, la prolifération ou la stabilisation des précurseurs érythroïdes au cours de l’hématopoïèse terminale. Cette nouvelle fonction du SRA nous a amenés à étudier le possible rôle de ce système dans un évènement différent et important de l’hématopoïèse, l’hématopoïèse primitive, en utilisant le modèle de l’embryon de poulet. Les premiers résultats obtenus montrent : — une expression très précoce de tous les constituants du SRA dans le sac vitellin au niveau des ilôts sanguins dont sont issues deux lignées cellulaires, les cellules endothéliales et les cellules hématopoïétiques ; — que l’inhibition du SRA s’accompagne d’une réduction du taux de

TABLEAU II. — Paramètres de l’anémie des souris homozygotes présentant une inactivation du gène de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ACE.1, inactivation totale et ACE.2, inactivation partielle) vs souris sauvages (WT) (d’après J. Cole et al , ref. 8)

WT

ACE.1

ACE.2

Hémoglobine (g/dl) 15.0 12.0 11.7 MCH(1) 15.3 15.8 16.0 Réticulocytes (%) 4.4 3.1 2.6 Bilirubine indirecte (mg/dl) 0.43 0.48 0.44 Fer sérique (µg/dl) 133 139 ND(1) % saturation de transferrine 32.5 32.8 ND (1) MCH : mean corpuscular hemoglobin ; ND : Non déterminé l’hématocrite (K. Savary et al. , résultats non publiés). Ces résultats suggèrent que le

SRA joue aussi un rôle important dans la première vague de l’hématopoïèse embryonnaire, au niveau de l’aire extra-embryonnaire. L’ensemble de ces travaux montre que le SRA participe, via l’angiotensine II, au contrôle de l’hématopoïèse à son tout premier stade, extra-embryonnaire, et au stade adulte. Le mécanisme d’action de l’AngII sur l’hématopoïèse reste à élucider. En pratique, tandis que l’effet des bloqueurs du SRA est insignifiant chez les patients hypertendus à fonction rénale normale, il se peut qu’il n’en soit pas de même chez les patients atteints de maladie chronique avec anémie. Chez de tels patients, il est utile de se rappeler que l’AngII semble bien jouer un rôle dans l’érythropoïèse.

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DISCUSSION

M. Jacques-Louis BINET

J’aurais voulu savoir si vous aviez étudié ce système, ou plutôt les acteurs de ce système rénine-angiotensine, dans les « dysmyélopoïèses ». Très souvent ces patients sont traités par l’érythropoïétine avec des résultats variables parfois améliorés par l’injection simultanée de GCSF. L’étude des acteurs que vous avez individualisés permettrait-elle de mieux préciser les indications thérapeutiques ?

Je n’ai pas connaissance d’études portant sur la dysmélopoïèse et le système rénine, et aucune ne semble rapportée dans la littérature. Ce serait un sujet de travail intéressant à entreprendre.

M. Jacques CAEN

Y-a-t-il une étude de la dysmégacaryotopoïèse et un dosage de TPO ? Est-ce que vous avez une protection des cellules souches hématopoïétiques expliquant la possibilité de la correction de la thrombopoïèse ?

Les souris irradiées traitées par périndopril ont un taux plus élevé de plaquettes sanguines que les souris contrôles. De même, les souris irradiées et traitées par périndopril ont un taux accru de progéniteurs médullaires (CFU-MK) qui précède l’élévation du taux de plaquettes circulantes de 4 à 5 jours.

M. Bernard SWYNGHEDAUW

On connaît l’âge moléculaire de l’hémoglobine et de l’enzyme de conversion. Les deux protéines ont-elles le même âge en termes d’horloge moléculaire ?

L’enzyme de conversion est très ancien, il existe dans les bactéries et la drosophile. Le système rénine apparaît dans sa totalité (rénine, angiotensinogène, enzyme de conversion, récepteur de l’angiotensine II) chez les vertébrés, y compris les poissons aglomérulaires. Chez les insectes, on ne trouve seulement que le gène de l’enzyme de conversion de l’angiotensine.

M. Georges DAVID

Dans les effets de l’invalidation du gène de l’ECA, outre les effets sur l’hématopoïèse embryonnaire initiale, vous avez signalé la survenue d’infertilité mâle. Ceci me conduit à vous demander si, dans vos travaux obtenant une protection de l’hématopoïèse après irradiation par des bloqueurs de système rénine-angiotensine, vous avez également noté une protection de la fertilité mâle. Cette question est inspirée par le fait que, dans l’espèce humaine, les anticancéreux provoquent des inhibitions parfois irréversibles de la spermatogénèse et que, jusqu’à présent, on n’a trouvé aucun moyen de protection de cellules souches spermatocytaires qui permettrait de prévenir l’infertilité secondaire.

Effectivement, l’inactivation du gène de l’ACE (mais pas celui de l’angiotensinogène) entraîne une infertilité chez la souris mâle dont le mécanisme — qui est a priori indépendant de l’angiotensine — n’est pas connu. Nous n’avons pas étudié la protection possible de la spermatogenèse lors de l’irradiation des souris. Toutefois, les inhibiteurs de l’enzyme de conversion ne passent pas la barrière testiculaire et il est donc difficile de savoir quel pourrait être leur effet.

Christian NEZELOF

N’est-il pas attendu d’observer l’expression du système rénine-angiotensine à la fois dans les premières cellules hémopoïétiques et dans les premières cellules endothéliales, dans la mesure où l’on admet l’origine commune de ces deux éléments dans la vie embryonnaire ?

Effectivement, l’hémangioblaste a une double polarité de cellule souche hématopoïétique et de cellule endothéliale. Toutefois, nos expériences chez le poulet semblent indiquer une expression des éléments du système rénine à proximité de l’hémangioblaste et non pas dans l’hémangioblaste lui-même. Nous étudierons ceci de façon plus précise, notamment chez l’embryon de souris.

Bull. Acad. Natle Méd., 2004, 188, no 4, 631-637, séance du 27 avril 2004