Quand l’urine cisaille les cellules rénales - Un nouveau rôle pour le shear stress dans les néphropathies

médecine/sciences, Mar 2013

Le cisaillement - ou shear stress - est une contrainte mécanique dont le rôle en physiopathologie vasculaire n’est plus à démontrer. Toutefois, le cisaillement apparaît maintenant aussi comme un mécanisme essentiel pour la fonction rénale et de plus en plus d’arguments indiquent même qu’il contribuerait au développement des néphropathies. Le but de cette revue est de proposer un état de l’art sur les rôles physiologiques du shear stress urinaire et ses implications en pathologie.The role of fluid shear stress is well established in vascular pathophysiology. However, urinary shear stress now also appears as a key mechanism in the regulation of renal function. In addition, there is a growing body of evidence showing that modified urinary shear stress is involved in the development of nephropathies. Therefore we review here the state-of-the-art on the pathophysiological roles of urinary shear stress.

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Quand l’urine cisaille les cellules rénales - Un nouveau rôle pour le shear stress dans les néphropathies

Quand l'urine cisaille les cellules rénales Julien Gonzalez 2 Marie Essig 2 Julie Klein 0 1 Cécile Caubet 0 1 Romain Dissard 0 1 Jean-Loup Bascands 0 1 Joost P. Schanstra 0 1 Bénédicte Buffin-Meyer 0 1 0 Université Toulouse III Paul- Sabatier , Toulouse , France 1 Inserm U1048, institut des maladies métaboliques et cardiovasculaires, I2MC 2 , avenue Jean Poulhès, 31432 Toulouse Cedex 4 , France > Le cisaillement - ou shear stress - est une contrainte mécanique dont le rôle en physiopathologie vasculaire n'est plus à démontrer. Toutefois, le cisaillement apparaît maintenant aussi comme un mécanisme essentiel pour la fonction rénale et de plus en plus d'arguments indiquent même qu'il contribuerait au développement des néphropathies. Le but de cette revue est de proposer un état de l'art sur les rôles physiologiques du shear stress urinaire et ses implications en pathologie. < La perception du cisaillement est importante pour les cellules tubulaires Le cisaillement urinaire : une histoire d’écoulement Le cisaillement - ou fluid shear stress (FSS) en anglais est la force qu’exerce le frottement d’un fluide en mouvement sur la paroi d’un tube. Il dépend du débit du fluide, de sa viscosité ainsi que du diamètre du tube. C’est au niveau vasculaire que le cisaillement est le mieux caractérisé. Généré par la circulation du sang, le FSS vasculaire s’élève à environ 2 Pa dans les artères et 0,4 Pa dans les veines. Il induit des modifications fonctionnelles et structurales des vaisseaux et il est très fortement associé à la localisation des plaques d’athérosclérose [ 1 ]. Au niveau rénal, on peut également mettre en évidence la présence d’un cisaillement. Chaque rein est en effet composé d’un million de petits tubes, les néphrons, dans lesquels s’écoule l’urine en formation (Figure 1). Les cellules qui bordent la paroi des néphrons sont donc soumises en permanence à un cisaillement, créé cette fois-ci par le déplacement de l’urine (Figure 1). Plus faible que dans les vaisseaux, le FSS urinaire est de l’ordre de 0,1 Pa à l’entrée du tubule proximal [ 2, 3 ], là où se déverse l’urine primitive. À l’heure actuelle, peu de travaux ont étudié les effets du cisaillement urinaire. Néanmoins, les quelques résultats publiés sur ce sujet montrent que les cellules tubulaires rénales, au même titre que les cellules endothéliales des vaisseaux, sont capables de répondre au cisaillement. Mieux - ou pis - encore, certains résultats suggèrent que le shear stress urinaire pourrait être impliqué dans le développement des néphropathies. Vignette (Photo © Inserm - Éric Dehausse). Contrôle des fonctions glomérulaires et tubulaires On sait depuis longtemps que les variations du débit d’écoulement du fluide urinaire dans le tubule rénal modifient les échanges tubulaires tels que les réabsorptions d’eau, de NaCl et de bicarbonates ou la sécrétion de K+. Elles sont aussi à l’origine du rétrocontrôle tubuloglomérulaire, mécanisme par lequel les cellules de la macula densa modifient les résistances artériolaires glomérulaires pour contrôler la filtration glomérulaire. Toutefois, la majorité de ces travaux ont utilisé des segments de néphrons microperfusés. Or, une variation du débit du fluide dans ces modèles modifie non seulement le FSS urinaire mais également au moins deux autres paramètres : la pression exercée à la surface des cellules et le degré d’étirement de la membrane cellulaire. En utilisant des dispositifs pour s’affranchir des paramètres de pression et d’étirement, des études ont récemment analysé les effets du cisaillement sur les propriétés de transport des cellules rénales. Ainsi, l’exposition des cellules tubulaires proximales au FSS stimule l’expression des protéines de transport NHE3 (échangeur Na+/H+ apical), H+-ATPase et Na+/K+-ATPase ainsi que leur adressage à la membrane plasmique [ 4 ]. Dans les cellules du canal collecteur, le FSS induit la translocation des aquaporines AQP2 à la membrane apicale [ 5 ] et favorise l’expulsion de K+ via des canaux potassiques Glomérule sensibles au calcium [ 6 ]. Il y entraîne également la libération du monoxyde d’azote et des prostaglandines E2 [ 7-9 ], deux modulateurs des échanges tubulaires. Enfin, des études utilisant des ovocytes montrent que le FSS augmente la probabilité d’ouverture du canal ENac, protéine qui assure la réabsorption de Na+ dans le canal collecteur [ 10 ]. Ces résultats suggèrent donc que le cisaillement urinaire participe, en tant que tel, au contrôle des échanges tubulaires. Réarrangement du cytosquelette cellulaire Des cellules proximales en culture, maintenues en conditions statiques, présentent de nombreuses fibres de stress d’actine réparties dans le cytosol. En revanche, en réponse au shear stress, ces fibres cytosoliques disparaissent et on observe un renforcement du réseau d’actine au pôle apical et en position latérale, associée à un assemblage des jonctions intercellulaires serrées et d’ancrage [ 11-13 ]. Cette réorganisatio (...truncated)


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Julien Gonzalez, Marie Essig, Julie Klein, Cécile Caubet, Romain Dissard, Jean-Loup Bascands, Joost P. Schanstra, Bénédicte Buffin-Meyer. Quand l’urine cisaille les cellules rénales - Un nouveau rôle pour le shear stress dans les néphropathies, médecine/sciences, 2013, pp. 279-285, Volume 29, Issue 3, DOI: 10.1051/medsci/2013293014