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Un endothélium vasculaire rétinien quiescent est essentiel dans l’approvisionnement et le maintien de l’homéostasie tissulaire afin d’assurer la fonction visuelle. L’hyperglycémie chronique dans le diabète peut mener à des complications reliées à plusieurs changements structuraux et fonctionnels de l’endothélium. Ces changements se manifestent souvent par des vaisseaux instables et hyperperméables, résultant en un tissu rétinien inadéquatement perfusé. Ces altérations sont rencontrées dans la pathophysiologie de l’œdème maculaire diabétique (OMD) qui affecte plus du quart des diabétiques. L’inhibition du facteur de perméabilité vasculaire VEGF-A a révolutionné le traitement de l’OMD, mais est aussi associée à des effets secondaires non négligeables reliés à leur non-spécificité et à une compréhension incomplète des mécanismes régulant la perméabilité vasculaire. Un ciblage spécifique de l’endothélium permettant la récupération de la quiescence et la stabilité physiologique réduisant l’hyperperméabilité pourrait fournir un nouvel outil thérapeutique. La BMP9 (Bone morphogenetic protein 9), qui est mise en circulation par le foie, est connue comme facteur de quiescence et de stabilité vasculaire ainsi que pour son effet sur l’homéostasie du glucose. Ces aspects étant peu documentés dans un contexte diabétique, nous avons évalué les capacités de la BMP9 sur la stabilisation de l’endothélium rétinien et ses effets paracrines/autocrines sur la gluconéogenèse hépatique. Nous avons démontré que la signalisation canonique de la BMP9/Smad1,5,9 via son récepteur spécifique à l’endothélium Alk1, était déficiente dans un modèle murin de diabète, ce qui exacerbe l’hyperperméabilité endothéliale rétinienne. À l’inverse, la surexpression de la BMP9 par un modèle murin de livraison adénovirale récupère la perméabilité physiologique, associée principalement à un renforcement des jonctions interendothéliales en limitant l’action du VEGF. De plus, nous avons trouvé que la BMP9 améliore le contrôle glycémique chez les souris diabétiques par l’inhibition de la gluconéogenèse hépatique, via la voie non-canonique Alk3/FOXO1. Fondamentalement, ce travail met en évidence les mécanismes régissant la perméabilité endothéliale dans un contexte diabétique, fournissant une alternative thérapeutique contre l’OMD. La régulation de la perméabilité rétinienne par la BMP9 s’effectue à plusieurs niveaux, indirectement par le contrôle glycémique, et directement par la solidification jonctionnelle de la barrière endothéliale rétinienne, réhabilitant ainsi la quiescence et la stabilité de l'endothélium physiologique., A quiescent retinal vascular endothelium is essential for the supply and maintenance of tissue homeostasis to ensure proper visual function. Chronic hyperglycemia in diabetes can lead to multiple complications related to several structural and functional changes in the endothelium, characterized by unstable and hyperpermeable vessels resulting in an inadequately perfused retinal tissue. These alterations are encountered in the pathophysiology of diabetic macular edema (DME), which affects more than a quarter of diabetics. Inhibition of the vascular permeability factor VEGF-A has revolutionized the treatments of DME but is associated with non-negligible side effects related to their non-specific action combined with an incomplete understanding of the mechanisms regulating vascular permeability. Specific endothelial targeting aiming to recover quiescence and reducing hyperpermeability could provide new therapeutic tools for the treatment or prevention of DME. BMP9 (Bone morphogenetic protein 9), which is produced by the liver, is known as a vascular quiescence and stability factor as well as for its effects on glucose homeostasis. Since these aspects are poorly documented in a diabetic context, we investigated BMP9’s capabilities on endothelium stabilization and its paracrine/autocrine effects on hepatic gluconeogenesis. In our studies, we found that the canonical BMP9/Smad1,5,9 signaling, via its physiological Alk1 endothelium-specific receptor, was deficient in a murine model of diabetes, which exacerbates retinal endothelial hyperpermeability. In contrast, adenoviral overexpression of BMP9 recovers physiological permeability, which was primarily associated with the enhancement of interendothelial junctions by limiting the action of VEGF. In addition, we found that BMP9 improves glycemic control in diabetic mice by inhibition of hepatic gluconeogenesis via the non-canonical ALK3/FOXO1 pathway. Fundamentally, this work highlights new insights of the mechanisms governing endothelial permeability in a diabetic context, providing a therapeutic alternative against DME. Regulation of retinal permeability by BMP9 occurs on several levels, indirectly, through glycemic control, and directly through the junctional solidification of the hyperglycemic retinal endothelial barrier, thus rehabilitating the quiescence and stability of the physiological endothelium.

La rétinopathie diabétique est associée à plusieurs changements pathologiques du lit vasculaire rétinien, incluant l’ouverture de la barrière hémato-rétinienne, l’inflammation vasculaire et la modification du débit sanguin. Récemment, il a été proposé que le récepteur B1 des kinines, qui est surexprimé dans la rétine diabétique, puisse être impliqué dans le développement de ces altérations vasculaires. Ainsi, cette thèse présente les effets de traitements pharmacologiques avec des antagonistes du récepteur B1 sur la perfusion rétinienne, la perméabilité vasculaire, l’infiltration des leucocytes (leucostasie), l’expression de médiateurs de l’inflammation et la production d’anion superoxyde dans la rétine du rat rendu diabétique avec la streptozotocine (STZ). Les résultats obtenus montrent que l’application oculaire (10 µl d’une solution à 1%, deux fois par jour pendant 7 jours) de LF22-0542, un antagoniste hydrosoluble du récepteur B1, bloque significativement l’hyperperméabilité vasculaire, la leucostasie, le stress oxydatif et l’expression génique de médiateurs de l’inflammation (B1R, iNOS, COX-2, VEGF-R2, IL-1β et HIF-1α) dans la rétine chez le rat à 2 semaines de diabète. L’administration orale (3 mg/kg) d’un antagoniste non-peptidique et sélectif pour le récepteur B1, le SSR240612, entraîne une diminution du débit sanguin rétinien 4 jours après l’induction du diabète mais n’a aucun effet sur la réduction de la perfusion rétinienne à 6 semaines. Le récepteur B1 joue donc un rôle protecteur au tout début du diabète en assurant le maintien d’un débit sanguin normal dans la rétine; un effet qui n’est toutefois pas maintenu pendant la progression du diabète. Ces données présentent ainsi la dualité du récepteur B1 avec des effets à la fois protecteurs et délétères. Elles suggèrent aussi un rôle important pour le récepteur B1 dans l’inflammation rétinienne et le développement des altérations vasculaires. Le récepteur B1 pourrait donc représenter une nouvelle cible thérapeutique pour le traitement de la rétinopathie diabétique., Diabetic retinopathy is associated with retinal vascular changes, including blood retinal barrier breakdown, vascular inflammation and blood flow alterations. It has been proposed that kinin B1 receptor, which is upregulated in the diabetic retina, could be involved in the development of these pathological features of diabetic retinopathy. In a rat model of diabetes induced by Streptozotocin (STZ), the effects of kinin B1 receptor antagonists on retinal perfusion, vascular permeability, leukostasis, gene expression of inflammatory mediators and production of superoxide anion in the retina were evaluated. The results show that in 2-week diabetic rats, topical ocular application of the water soluble kinin B1 receptor antagonist LF22-0542 (10 µl of 1% solution, twice per day) for a 7-day period reverses vascular hyperpermeability, leukostasis, oxidative stress and gene expression of inflammatory mediators (B1R, iNOS, COX-2, VEGF-R2, IL-1β and HIF-1α) in the retina. Single oral administration (3 mg/kg) of SSR240612, a selective non-peptide B1 receptor antagonist, induces a decrease of retinal blood flow in 4-day diabetic rats but has no effect on retinal blood flow reduction present at 6 weeks of diabetes. Therefore, B1 receptor has a protective role in early diabetes by preserving a normal blood flow in the retina. These data suggest that B1 receptor exerts protective and adverse effects in the diabetic retina. They also support a key role for B1 receptor in retinal inflammation and the development of vascular alterations. B1 receptor could therefore represent a promising therapeutic target for the treatment of diabetic retinopathy.

Les décès attribués à un choc septique à la suite d’une infection sévère augmentent chez les diabétiques et surviennent assez fréquemment dans les unités de soins intensifs. Le diabète sucré et le choc septique augmentent la production d’espèces réactives oxygénées et de cytokines pro-inflammatoires, lesquelles activent le facteur de transcription nucléaire Kappa B conduisant à l’induction du récepteur B1 (RB1) des kinines. Le diabète induit par la streptozotocine (STZ) augmente l’expression du RB1 dans divers tissus périphériques, le cerveau et la moelle épinière. Les lipopolysaccharides bactériens (LPS), souvent utilisés pour induire le choc septique, induisent aussi le RB1. L’objectif de ce travail vise à démontrer la contribution du RB1 des kinines dans l’exacerbation du choc septique pendant le diabète. Des rats Sprague-Dawley (225-250 gr) traités à la STZ (65 mg/kg, i.p.) ou le véhicule ont reçu quatre jours plus tard les LPS (2 mg/kg, i.v.) ou le véhicule en présence ou pas d’un antagoniste du RB1 (SSR240612, 10 mg/kg) administré par gavage. La température corporelle a été mesurée pendant 24h après le traitement. Le SSR240612 a aussi été administré à 9h AM et 9h PM et les rats sacrifiés à 9h AM le jour suivant après un jeûne de 16 h. Les effets de ces traitements ont été mesurés sur les taux plasmatiques d’insuline et de glucose, l’œdème et la perméabilité vasculaire (dans divers tissus avec la technique du Bleu d’Evans) ainsi que sur l’expression du RB1 (PCR en temps réel) dans le cœur et le rein. L’augmentation de la température corporelle après traitement au LPS chez les rats traités ou pas à la STZ a été bloquée par le SSR240612. L’antagoniste a normalisé l’hyperglycémie et amélioré la déficience en insuline chez les rats STZ. Le SSR240612 a inhibé l’œdème et réduit la perméabilité vasculaire dans les tissus des rats diabétiques traités ou pas avec les LPS. La surexpression du RB1 chez les rats traités au STZ et/ou LPS était renversée par le SSR240612. Cet antagoniste a prévenu la mortalité causée par les LPS et LPS plus STZ. Les effets anti-pyrétique, anti-inflammatoire et anti-diabétique du SSR240612 suggèrent que le RB1 puisse représenter une cible thérapeutique valable pour le traitement de la co-morbidité associée au choc septique dans le diabète., Death attributed to septic shock following severe infection increases in diabetic patients and occurs quite frequently in intensive care units. Diabetes mellitus and septic shock increase the production of reactive oxygen species and pro-inflammatory cytokines leading to higher kinin B1 receptor (RB1) expression that is mediated by the activation of the transcriptional nuclear factor Kappa B. Streptozotocin (STZ)-induced diabetes increased the expression of RB1 in rat peripheral tissues, brain and spinal cord. Bacterial lipopolysaccharides (LPS) commonly used to induce septic shock in animal models, also induce RB1. Our objective is to study the contribution of kinin RB1 in the increased morbidity and mortality associated with the combination of these two diseases. Sprague-Dawley rats (225-250g) treated with STZ (65 mg/kg, ip) or vehicle received four days later LPS (2 mg/kg, iv) or vehicle in the presence or absence of the RB1 antagonist, SSR240612 (10 mg/kg), administered by gavage. Body temperature was monitored for 24h after treatment. In addition, SSR240612 was administered twice (9h AM and 9h PM) and rats were sacrificed the following morning at 9h AM after 16 h of fasting to measure the impact on plasma insulin and glucose, oedema and vascular permeability in various tissues (with the technique of Evans Blue) and on the expression of RB1 (real-time PCR) in heart and kidney. The increase in body temperature caused by treatment with LPS both in STZ-diabetic and non-diabetic rats was blocked by SSR240612. The antagonist normalized hyperglycaemia and improved insulin deficiency in STZ rats. SSR240612 inhibited oedema and reduced vascular permeability in all tissues from diabetic rats treated or not with LPS. The overexpression of RB1 induced by LPS and STZ was blocked by SSR240612. Pharmacological blockade of B1R with SSR240612 prevented the mortality induced by LPS and STZ plus LPS. Thus the anti-pyretic, anti-inflammatory and anti-diabetic effects of SSR240612 suggest that kinin RB1 is a promising therapeutic target for the treatment of co-morbidity associated with septic shock in diabetes.