Targeting immunosenescence to prevent kidney injury
Ciblage de l'immuno-sénescence pour prévenir les maladies rénales
Résumé
Acute kidney injury (AKI) is a frequent and severe pathological condition, associated with a risk to develop chronic kidney disease (CKD). While AKI incidence and morbi-mortality are significantly higher in elderly than in younger patients, the high susceptibility of the aged population to AKI remains to be fully explained. Immunosenescence (IS) (so called "ageing-induced changes in the immune system") may be the common denominator between AKI, CKD, and Aging. Whereas it is acknowledged that IS can occur during ageing and CKD, we made the innovative hypothesis that IS could also occur during AKI and that its early detection and appropriate blockade could impact on renal prognosis. Because we first described the role of macrophages subtypes in rhabdomyolysis-induced AKI (RM-AKI), we wish to further explore the impact of immune cells in AKI. The first objective of my PhD project was to investigate the presence of senescent immune cells during AKI, thanks to immune landscape of renal immune cells in young mice submitted to RM-AKI. Single-cell RNA sequencing was used in the murine glycerol-induced RM-AKI model to dissect the transcriptomic characteristics of CD45+ live cells sorted from kidneys 2 days after injury. A combination of senolytics (dasatinib/quercetin) was administered to mice exposed to RM-AKI. Unsupervised clustering of nearly 17,000 single-cell transcriptomes identified 7 known immune cell clusters. Sub-clustering of the mononuclear phagocyte cells (MPC), including monocytes, macrophages, and dendritic cells, revealed 9 distinct cell sub-populations differently modified by RM. One macrophage cluster was particularly interesting since it behaved as a critical node in a trajectory connecting one MHCIIhigh cluster only present in control to 2 MHCIIlow clusters only present in RM-AKI. Because this crucial cluster expressed senescence hallmark genes, the effect of combined dasatinib/quercetin (DQ) senolytics treatment was evaluated. DQ treatment in RM-AKI improved kidney function and blocked the phenotypic switch from F4/80highCD11blow to F4/80lowCD11bhigh MPC. scRNA-seq identified novel renal myeloid subtypes after RM-AKI and unmasked a transitional macrophage population affected by cellular senescence processes. This work provides proof-of-concept that immunosenescence occurs during AKI and that senolytics deserve attention as potential nephroprotective drugs. The second objective of my PhD project was to describe the effect of aging on response to RM-AKI as studies comparing the effect of gender differences and age in RM-AKI were lacking. Male and female mice from two different age groups (8 weeks and 26 months) were compared after RM-AKI over a period of 37 days. Preliminary studies showcased the increased sensitivity of females to RM-AKI with age highlighting a probable sexual dimorphism. Upregulation of kidney and inflammation markers and more prominent fibrosis and kidney structure damage was observed in older females correlating with our hypothesis of increased sensitivity of females to RM-AKI with respect to age. Further studies are needed to precise biological pathways implicated in sex and age observed differences. This thesis work sheds light on immunosenescence processes during AKI, the role of ageing in RM-AKI progression and the promising use of senolytics.
L'insuffisance rénale aiguë (IRA) est une pathologie fréquente et grave, associée à un risque de développer une maladie rénale chronique (MRC). Bien que l'incidence et la morbi-mortalité de l'insuffisance rénale aiguë soient significativement plus élevées chez les personnes âgées que chez les patients plus jeunes, la susceptibilité élevée de la population âgée à l'insuffisance rénale aiguë est la connue. L'immunosénescence (IS) (désignant les changements du système immunitaire induits par le vieillissement) pourrait être le dénominateur commun entre l'IRA, l'IRC et le vieillissement. Nous avons émis l'hypothèse novatrice que l'IS pourrait également survenir au cours de l'IRA et que sa détection précoce et son blocage approprié pourraient avoir un impact sur le pronostic rénal. Le premier objectif de mon projet de doctorat était d'étudier la présence de cellules immunitaires sénescentes au cours de l'insuffisance rénale aiguë, grâce à une cartographie du système immunitaire des cellules immunitaires rénales chez de jeunes souris en condition d'IRA. Le séquençage de l'ARN à l'échelle de la cellule isolée (sc RNASeq) a été utilisé dans le modèle RM-IRA murin induit par le glycérol. Nous avons pu obtenir les caractéristiques transcriptomiques des cellules vivantes CD45+ triées à partir des reins 2 jours après la lésion. Une combinaison de sénolytiques (dasatinib/quercétine) a été administrée à des souris exposées à la RM-IRA. Le clustering non supervisé de près de 17 000 transcriptomes de cellules uniques a permis d'identifier 7 groupes de cellules immunitaires connus. Le sous clustering des cellules phagocytaires mononucléaires (MPC), y compris les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques, a révélé 9 sous-populations cellulaires distinctes modifiées différemment par la RM-IRA. Un groupe de macrophages était particulièrement intéressant car il se comportait comme un nœud critique dans la trajectoire reliant un groupe cellules MCHIIhigh uniquement présentes dans la condition contrôle, à 2 autres groupes MCHIIlow uniquement présents dans RM-AKI. Étant donné que ce cluster spécial exprimait des gènes caractéristiques de la sénescence, l'effet d'un traitement sénolytique combiné dasatinib/quercétine (DQ) a été évalué. Le traitement par DQ dans la RM-IRA a amélioré la fonction rénale et bloqué le changement phénotypique de F4/80highCD11blow à F4/80lowCD11bhigh MPC. Cette approche a permis d'identifier de nouveaux sous-types myéloïdes rénaux après RM-IRA et a démasqué une population transitoire de macrophages affectée par les processus de sénescence cellulaire. Ce travail apporte la preuve de concept que l'immunosénescence se produit pendant l'IRA et que les sénolytiques sont des médicaments néphroprotecteurs potentiels. Le deuxième objectif de mon projet de doctorat était de décrire l'effet du vieillissement sur la réponse à la RM-IRA, car les études comparant l'effet des différences de sexe et de l'âge dans le RM-AKI manquaient. Des souris mâles et femelles de deux groupes d'âge différents (8 semaines et 26 mois) ont été comparées après une RM sur une période de 37 jours. Des études préliminaires ont mis en évidence la sensibilité accrue des femmes au RM-AKI avec l'âge, soulignant un dimorphisme sexuel probable. L'augmentation des marqueurs rénaux et des marqueurs d'inflammation ainsi qu'une fibrose plus importante et des lésions de la structure rénale ont été observées chez les femmes plus âgées, ce qui corrobore notre hypothèse d'une sensibilité accrue des femmes au RM-AKI en fonction de l'âge.Ce travail de thèse met en lumière les processus d'immunosénescence au cours de l'IRA, le rôle du vieillissement dans la progression de l'IRA et l'utilisation prometteuse des sénolytiques.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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