Mécanismes moléculaires de l’hypertrophie vasculaire dans le modèle animal d’hypertension essentielle (SHR)

La voie de signalisation des phosphoinositides joue un rôle clé dans la régulation du tonus vasculaire. Plusieurs études rapportent une production endogène de l’angiotensin II (Ang II) et de l’endothéline-1 (ET-1) par les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) de rats spontanément hypertendus (spontaneously hypertensive rats : SHR). De plus, l’Ang II exogène induit son effet prohypertrophique sur les CMLVs selon un mécanisme dépendant de la protéine Gqα et de la PKCẟ. Cependant, le rôle de l’axe Gqα/PLCβ/PKCẟ dans l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal de l’hypertension artérielle n’est pas encore étudié. L’objectif principal de cette thèse est d’examiner le rôle de l’axe Gqα/PLCβ1 dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal d’hypertension artérielle essentielle (spontaneously hypertensive rats : SHR). Nos premiers résultats indiquent que contrairement aux CMLVs de SHR âgés de 12 semaines (absence d’hypertrophie cardiaque), les CMLVs de SHR âgés de 16 semaines (présence d’hypertrophie cardiaque) présentent une surexpression protéique endogène de Gqα et de PLCβ1 par rapport aux CMLVs de rats WKY appariés pour l’âge. L’inhibition du taux d’expression protéique de Gqα et de PLCβ1 par des siRNAs spécifiques diminue significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. De plus, la surexpression endogène des Gqα et PLCβ1, l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR de 16 semaines ont été atténués significativement par des antagonistes des récepteurs AT1 (losartan) et ETA (BQ123), mais pas par l’antagoniste du récepteur ETB (BQ788). L’inhibition pharmacologique des MAPKs par PD98059 diminue significativement la surexpression endogène de Gqα/PLCβ1 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. D’un côté, l’inhibition du stress oxydatif (par DPI, inhibiteur de la NAD(P)H oxidase, et NAC , molécule anti-oxydante), de la molécule c-Src (PP2) et des récepteurs de facteurs de croissance (AG1024 (inhibiteur de l’IGF1-R), AG1478 (inhibiteur de l’EGFR) et AG1295 (inhibiteur du PDGFR)) a permis d’atténuer significativement la surexpression endogène élevée de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. D’un autre côté, DPI, NAC et PP2 atténuent significativement l’hyperphosphorylation de la molécule c-Src, des RTKs (récepteurs à activité tyrosine kinase) et de la molécule ERK1/2. Dans une autre étude, nous avons aussi démontré que la PKCẟ montre une hyperphosphorylation en Tyr311 dans les CMLVs de SHR comparées aux CMLVs de WKY. La rottlerin, utilisée comme inhibiteur spécifique de la PKCẟ, inhibe significativement cette hyperphosphorylation en Tyr311 dépendamment de la concentration. L’inhibition de l’activité de la PKCẟ par la rottlerin a été aussi associée à une atténuation significative de la surexpression protéique endogène de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. De plus, l’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, en amont du stress oxydatif, a permis d’inhiber significativement l’activité de la NADPH, le taux de production élevée de l’ion superoxyde ainsi que l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2, de la molécule c-Src et des RTKs. À notre surprise, nous avons aussi remarqué une surexpression protéique de l’EGFR et de l’IGF-1R dans les CMLVs de SHR à l’âge de 16 semaines. L’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, de la molécule c-Src et du stress oxydatif a permis d’inhiber significativement la surexpression protéique endogène de ces RTKs. De plus, l’inhibition de l’expression protéique de l’EGFR et de la molécule c-Src par des siRNA spécifiques atténue significativement le taux d’expression protéique élevé de Gqα et de PLCβ1 ainsi que le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. Des siRNAs spécifiques à la PKCẟ ont permis d’atténuer significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR et confirment le rôle important de la PKCẟ dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs selon une voie dépendante du stress oxydatif. En conclusion, ces résultats suggèrent un rôle important de l’activation endogène de l’axe Gqα-PLCβ-PKCẟ dans le processus d’hypertrophie vasculaire selon un mécanisme impliquant une activation endogène des récepteurs AT1/ETa, de la molécule c-Src, du stress oxidatif, des RTKs et des MAPKs. Vascular Gqα signaling has been shown to regulate cardiovascular contractility and growth. Vascular smooth muscle cells (VSMC) from SHR have been shown to exhibit enhanced endogenous production of angiotensin II (Ang II) and endothéline-1 (ET-1). In addition, exogenous Ang II was shown to induce VSMC hypertrophy through Gqα and PKCẟ signaling. However, studies on the role of Gqα/PLCβ1 proteins and PKCẟ signaling in VSMC hypertrophy in animal model of essential hypertension are lacking. The objective of the present thesis is to examine the role of Gqα/PLCβ1 proteins and the associated signaling pathways in VSMC hypertrophy using spontaneously hypertensive rats (SHR). VSMC from 16 week-old SHR (presence of cardiac hypertrophy) and not from 12 week-old SHR (absence of cardiac hypertrophy) exhibited enhanced levels of Gqα/PLCβ1 proteins as compared to age-matched Wistar-Kyoto (WKY) rats. The knockdown of Gqα and PLCβ1 in VSMC from 16 week-old SHR by antisense oligodeoxynucleotides and/or siRNA resulted in attenuation of protein synthesis. In addition, the enhanced expression of Gqα/PLCβ1 proteins, enhanced phosphorylation of ERK1/2 and enhanced protein synthesis in VSMC from SHR were attenuated by Ang II AT1 and ET-1 ETA receptor antagonists losartan and BQ123, respectively, but not by ETB receptor antagonist BQ788. In addition, PD98059 decreased the enhanced expression of Gqα/PLCβ1 and protein synthesis in VSMC from SHR. Since oxidative stress has been shown to be increased in hypertension, we tested the role of oxidative stress in enhanced expression of Gqα and PLCβ1 proteins and VSMC hypertrophy in SHR and further explore the underlying mechanisms responsible for this response. The increased expression of Gqα and PLCβ1 proteins as well as increased protein synthesis exhibited by VSMC from SHR were significantly attenuated by antioxidants: N-acetylcysteine (NAC), a scavenger of superoxide anion, DPI, an inhibitor of NAD(P)H oxidase, PP2 (c-Src inhibitor), AG1024 (IGFR inhibitor), AG1478 (EGFR inhibitor) and AG1295 (PDGFR inhibitor). In addition, the levels of IGF-1R and EGFR proteins and not of PDGFR were also enhanced in VSMC from 16 week-old SHR which were attenuated significantly by NAC, DPI and PP2. Furthermore, the inhibition of oxidative stress and c-Src molecule also attenuated the enhanced phosphorylation of IGF-1R, PDGFR, EGFR and EKR1/2 in VSMC from SHR. To further confirm our results, the knockdown of EGFR and c-Src with specific siRNA was also associated with a significant decrease in the enhanced expression of Gqα and PLCβ1 proteins and enhanced protein synthesis in VSMC from SHR. In another study we showed also that VSMC from 16 week-old SHR exhibit enhanced phosphorylation of PKCδ at Tyrosine 311 (Tyr311) as compared to VSMCs from WKY rats which was attenuated by rottlerin (PKCδ inhibitor) in a concentration dependant-manner. Furthermore, rottlerin also attenuated the increased production of superoxide anion, NAD(P)H oxidase activity, c-Src phosphorylation and ERK1/2 phosphorylation in VSMC from SHR. In addition, rottlerin and PKCδ-siRNA also attenuated the enhanced protein synthesis in VSMCs from SHR. The increased expression of Gqα, PLCβ1, IGF-1R and EGFR exhibited by VSMC from SHR were also attenuated by rottlerin in a concentration dependant manner. Rottlerin also inhibited significantly the enhanced phosphorylation of IGF-1R, PDGFR and EGFR in VSMCs from SHR and WKY. These results suggest that the enhanced levels of endogenous Ang II and ET-1 enhanced the expression of Gqα/PLCβ1 proteins in VSMC from 16 week-old SHR and result in VSMC hypertrophy. On the other hand, the enhanced oxidative stress, c-Src and PKCẟ activation, through the transactivation of growth factor receptors and MAPK signaling contribute to enhanced expression of Gqα and PLCβ1 proteins and resultant enhanced protein synthesis.

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