Thèse Maladie Rénale Chronique et Complications de Fistules Artérioveineuses Rôle des Toxines Urémiques Indoliques et de leur Récepteur Ahr dans la Thrombo-Inflammation Endothéliale et la Fibrose H/F - Doctorat_Gouv

Établissement : Aix Marseille Université
École doctorale : Recherches Biomédicales
Laboratoire de recherche : C2VN - Centre de Recherche en CardioVasculaire et Nutrition
Direction de la thèse : Laetitia DOU ORCID 0000000245944676
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-24T23:59:59

La fistule artérioveineuse (FAV) constitue un accès vasculaire vital pour les patients avec une maladie rénale chronique traités par hémodialyse. Les complications de FAV induisent une morbidité importante, responsables de 30% des hospitalisations des patients, avec peu de traitements médicaux réellement efficaces. L'identification de nouvelles approches thérapeutiques constitue donc un enjeu majeur. Ces complications sont en grande partie liées à des mécanismes de remodelage vasculaire pathologique, dominés par une inflammation endothéliale, une fibrose vasculaire exagérée et une thrombose accrue.
Notre équipe a mis en évidence le rôle clé des toxines urémiques indoliques qui s'accumulent dans le sang des patients en raison d'un défaut d'élimination rénale, dans la dysfonction endothéliale, en particulier dans les processus thrombo-inflammatoires et pro-fibrosants. Sur le plan mécanistique, nous avons démontré que l'activation chronique du récepteur Aryl hydrocarbon receptor (AHR) par les toxines indoliques pourrait constituer un carrefour de signalisation majeur induisant un phénotype endothélial pro-inflammatoire et pro-thrombotique. Cependant, les mécanismes moléculaires des réponses endothéliales pro-fibrosantes induits par l'axe toxines urémiques/AHR restent à explorer, de même que l'effet in vivo de l'inhibition de cet axe sur les processus pro-fibrosants et thrombo-inflammatoires. De plus, le lien entre ces mécanismes moléculaires et les complications de FAV chez les patients hémodialysés demeure à établir.
L'objectif de ce projet de thèse est de caractériser in vitro et in vivo les mécanismes moléculaires induits par les toxines urémiques indoliques/AHR dans les processus endothéliaux pro-fibrosants et d'identifier AHR comme nouvelle cible thérapeutique pour réduire la thrombo-inflammation et la fibrose associées aux complications de FAV.
Pour cela, nous allons caractériser in vitro les mécanismes moléculaires par lesquels les toxines indoliques/AHR induisent l'expression de protéines endothéliales pro-fibrosantes en utilisant un modèle des cultures primaires de cellules endothéliales humaines. Chez des patients hémodialysés présentant des évènements de FAV à répétition, nous allons quantifier l'expression de marqueurs pro-fibrosants et thrombo-inflammatoires dans des cellules endothéliales prélevées dans la FAV à l'aide d'une méthode par cytométrie en flux mise au point dans le laboratoire. Enfin, nous allons tester l'effet de l'inhibition d'AHR sur la réversion du phénotype vasculaire pro-inflammatoire et pro-fibrosant dans un modèle de FAV chez la souris avec une maladie rénale chronique traitée avec un inhibiteur pharmacologique d'AHR ou génétiquement déficiente pour AHR (AHR-KO).
Par ce projet, nous espérons améliorer la compréhension des mécanismes physiopathologiques des complications de fistule artérioveineuse et ouvrir la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques.

La maladie rénale chronique est caractérisée par des complications cardiovasculaires largement supérieures à celles de la population générale, en particulier chez les patients au stade terminal traités par hémodialyse1. Ces complications s'étendent également à la fistule artérioveineuse (FAV) qui constitue l'accès vasculaire de référence en hémodialyse2,3. La FAV est créée par anastomose chirurgicale entre une artère et une veine induisant un remodelage veineux adaptatif permettant l'obtention d'un débit sanguin veineux élevé, compatible avec la réalisation de séances d'hémodialyse répétées. Bien que cet accès vasculaire soit vital pour le patient, 40 % des FAV ne sont plus fonctionnelles à un an de leur création. Ces complications induisent une morbidité importante, responsable de 30% des hospitalisations des patients hémodialysés. Elles demeurent un enjeu clinique majeur, en raison du manque de biomarqueurs disponibles pour leur surveillance et de l'absence de traitements médicaux préventifs réellement efficaces3. L'identification de nouvelles approches thérapeutiques fondées sur une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques des complications de FAVs constitue un enjeu majeur pour réduire ces complications chez les patients hémodialysés.
La principale complication des FAV est la sténose qui réduit le débit sanguin et peut entraîner une thrombose ainsi que la perte de la FAV 3,4. Elle est principalement causée par une hyperplasie néo-intimale localisée au niveau du segment veineux de l'anastomose5 dont les mécanismes se distinguent des mécanismes d'hyperplasie intimale artériels, notamment par l'absence d'athérome et de calcifications5,6. Les complications des FAV sont en grande partie liées à des mécanismes de remodelage vasculaire pathologique, dominés par une inflammation endothéliale et une fibrose vasculaire exagérée, associés à une thrombose accrue7.
La maladie rénale chronique provoque une dysfonction vasculaire concernant tous les types de vaisseaux8,9 et affectant particulièrement l'endothélium8,10. Cette atteinte endothéliale est associée à une surmortalité cardiovasculaire11, et se caractérise notamment par un état thrombo-inflammatoire8,10. Notre équipe a mis en évidence le rôle clé des toxines urémiques indoliques dans la dysfonction endothéliale, en particulier dans les processus de thrombo-inflammation, qui jouent un rôle essentiel dans les complications de FAV. Ces toxines qui sont issues du métabolisme du tryptophane alimentaire, s'accumulent dans le sang des patients en raison d'un défaut d'élimination rénale, et sont mal épurées par le traitement par hémodialyse10. Nous avons montré qu'elles modifiaient le phénotype endothélial en induisant une augmentation de médiateurs pro-inflammatoires et pro-thrombotiques comme le facteur tissulaire, la cyclooxygénase-2, ICAM-1, ou les chimiokines endothéliales MCP-1 et IL-8, dont les taux sériques étaient associés à un risque accru de complications de FAV (sténoses et thromboses confondues)12-16. In vivo, des études dont la nôtre, montrent qu'une élévation des concentrations sanguines de ces toxines est associée à une augmentation significative des complications cardiovasculaires chez les patients avec une maladie rénale chronique, incluant les thromboses d'accès vasculaire13,17-19.
Par ailleurs, nos analyses transcriptomiques ont révélé que ces toxines induisent également l'expression de protéines pro-fibrosantes notamment le TGF3, un acteur majeur dans la fibrose, mais aussi le récepteur sérotoninergique HTR2B, ou la serpine PAI-215, connue pour son rôle dans la fibrinolyse, mais également dans le remodelage de la matrice extracellulaire et la fibrose. Enfin, une étude menée sur des cellules endothéliales de valve aortique a mis en évidence la capacité de la toxine urémique indolique indoxyl sulfate à induire une transition endothélio-mésenchymateuse (EndMT)21, suggérant que l'endothélium activé par ces toxines pourrait aussi participer à la fibrose en constituant une source de myofibroblastes. Chez l'animal, on retrouve dans la littérature que ces toxines favorisent la fibrose valvulaire et cardiaque, et la formation néo-intimale dans la FAV22-24. Ainsi, ces données suggèrent que les toxines urémiques indoliques pourraient également contribuer à la fibrose exagérée observée dans les complications de FAV.
Sur le plan mécanistique, nous avons démontré le rôle majeur du récepteur des toxines urémiques indoliques, Aryl hydrocarbon receptor (AHR), dans les effets thrombo-inflammatoires de ces toxines, liés à l'activation de voies de signalisation en aval d'AHR, notamment NF-B, JUN/AP-1, TAK1 et p38 MAPK13-16. De plus, nous avons montré que les toxines indoliques/AHR activaient la voie non canonique du TGF, tout en augmentant l'expression de ses récepteurs14,20. Chez les patients et dans des modèles animaux de maladie rénale chronique, nous avons retrouvé cette activation d'AhR dans les cellules sanguines, les vaisseaux et le coeur25. Nous avons observé que le fort potentiel d'activation d'AhR par le sérum des patients avec une maladie rénale chronique était lié aux concentrations élevées de toxines indoliques, en particulier l'indoxyl sulfate25, et associé aux événements cardiovasculaires25. L'activation d'AhR est aussi associée à la thrombose, notamment celle de l'accès vasculaire de l'hémodialyse19.
Si nos travaux ont permis d'établir clairement que l'activation chronique d'AHR par les toxines indoliques dans les cellules endothéliales constitue un carrefour de signalisation majeur induisant l'inflammation endothéliale et la thrombose, les mécanismes moléculaires impliqués dans les réponses endothéliales pro-fibrosantes restent à définir. De plus, l'effet in vivo de l'inhibition de l'axe toxines indoliques/AHR sur les processus vasculaires pro-fibrosants et thrombo-inflammatoires, favorisant les complications de FAV, demeure également à explorer.

L'objectif de ce projet de thèse est de caractériser les mécanismes moléculaires induits par les toxines urémiques indoliques/AHR conduisant à la fibrose vasculaire et la thrombo-inflammation endothéliale responsables des complications de FAV et d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour les limiter.
Ce projet s'organise en 3 axes :
Axe 1: Compréhension des mécanismes et des voies de signalisation activés par les toxines indoliques/AhR induisant un phénotype endothélial pro-fibrosant afin d'évaluer AHR comme cible thérapeutique.
Axe 2: Etude du phénotype pro-fibrosant et pro-inflammatoire des cellules endothéliales de la fistule artérioveineuse chez des patients hémodialysés avec et sans complications.
Axe 3 : Evaluation d'AHR en tant que cible thérapeutique pour inhiber les processus vasculaires thrombo-inflammatoires et pro-fibrosants dans un modèle de souris avec une maladie rénale chronique.

Axe 1. Compréhension des mécanismes et des voies de signalisation activés par les toxines indoliques/AhR induisant un phénotype endothélial pro-fibrosant
Dans cette partie in vitro, nous allons caractériser les mécanismes par lesquels les toxines indoliques induisent l'expression de protéines endothéliales pro-fibrosantes notamment le TGF3, le récepteur sérotoninergique HTR2B, et les serpines PAI-1 et PAI-2 en utilisant un modèle de cultures primaires de cellules endothéliales veineuses humaines issues du cordon ombilical (modèle HUVEC). Ce modèle présente l'intérêt de se rapprocher le plus possible des cellules endothéliales de la FAV situées dans la partie où se développe l'hyperplasie néo-intimale. L'expression des molécules pro-fibrosantes TGF3, HTR2B, PAI-1 et PAI-2 sera étudiée par RT-qPCR après stimulation des cellules endothéliales par des toxines indoliques à des concentrations que l'on trouve chez les patients hémodialysés, en présence d'inhibiteurs pharmacologiques d'AHR et de voies de signalisation en aval d'AHR. Nous focaliserons premièrement sur voies de signalisation précédemment identifiées dans l'induction du phénotype endothélial thrombo-inflammatoire : les kinases p38MAPK et TAK1 et les facteurs de transcription NF-KB et JUN/AP-1. Ensuite, comme nos données précédentes montrent une régulation par AHR de la voie du TGF, nous étudierons de la même façon le rôle de la voie des Smads et de ERK1/2.
D'autre part, nous allons évaluer le rôle d'AHR dans l'induction par les toxines indoliques d'une transition endothélio-mésenchymateuse (EndMT) qui se caractérise par la perte de marqueurs endothéliaux et l'acquisition de marqueurs myofibroblastiques. La diminution des marqueurs endothéliaux : VE-Cadhérine et PECAM-1, et l'augmentation des marqueurs mésenchymateux: SMA, fibronectine, collagène-1 et vimentine sera étudiée par Western blot après stimulation des cellules endothéliales par des toxines indoliques, en présence d'un inhibiteur pharmacologique d'AHR ou après invalidation d'AHR par des siRNA. Nous étudierons également par RT-PCR l'expression des facteurs de transcription Snail et Slug, connus pour être augmentés précocement lors de l'Endo-MT et régulés par l'indoxyl sulfate lors de la fibrose rénale26.
Enfin, puisque AHR active la voie non canonique du TGF qui est le principal inducteur de l'Endo-MT, nous étudierons si la stimulation des cellules endothéliales par des toxines indoliques amplifie l'effet du TGF sur l'expression des molécules pro-fibrosantes et l'Endo-MT.
Cette étude in vitro nous permettra de caractériser des cibles moléculaires pertinentes, notamment AHR, pour inhiber l'induction d'un phénotype endothélial pro-fibrosant par les toxines indoliques.
Axe 2. Etude du phénotype pro-fibrosant et thrombo-inflammatoire des cellules endothéliales de la fistule artérioveineuse chez des patients hémodialysés
Pour confirmer in vivo la sur-expression endothéliale de marqueurs pro-fibrosants et thrombo-inflammatoires dans les complications de FAV, nous projetons d'utiliser une approche qui repose sur le prélèvement des cellules endothéliales dans la FAV chez des patients hémodialysés présentant des évènements de FAV à répétition (cas) qui seront comparées à celles prélevées chez des patients hémodialysés sans dysfonction de fistule (témoins).
Nous quantifierons les marqueurs endothéliaux pro-fibrosants et pro-inflammatoires par cytométrie en flux, à l'aide d'une méthode d'exploration des cellules de la FAV que nous avons développé au cours de la thèse de Justine Solignac en collaboration avec la plateforme AMUTiCYT du C2VN. Cette méthode consiste à prélever les cellules endothéliales dans la FAV du patient au moment de la ponction effectuée avec une aiguille de 14 gauges pour brancher le circuit d'hémodialyse. Nous avons montré que l'on pouvait récupérer dans les deux premiers millilitres de sang, des cellules de la paroi vasculaire, dont les cellules endothéliales, qui sont délogées au moment de la ponction. Après lyse des globules rouges, les cellules endothéliales de la paroi de la FAV sont identifiées par cytométrie en flux par deux marqueurs spécifiques : VE-Cadhérine (CD144+) et PECAM-1 (CD31+) et différentiées des leucocytes et des fibroblastes par des marqueurs négatifs : CD45-, CD66b-, CD14- (pour les leucocytes), CD90 et CD140- (pour les fibroblastes).Sur ces cellules endothéliales issues de la FAV, nous allons étudierons l'expression de molécules thrombo-inflammatoires, dont le facteur tissulaire et ICAM-1, et pro-fibrosantes, notamment TGF, HTR2B, PAI-1, et PAI-2 par cytométrie en flux après marquage par des anticorps spécifiques.
Cette étude nous permettra de confirmer chez les patients le lien entre la sur-expression endothéliale de marqueurs pro-fibrosants et thrombo-inflammatoires et les complications de FAV.

Axe 3: Evaluation d'AHR en tant que cible thérapeutique pour inhiber les processus vasculaires thrombo-inflammatoires et pro-fibrosants dans un modèle de souris avec une maladie rénale chronique
Dans cette dernière partie de l'étude, nous allons tester l'effet de l'inhibition d'AHR sur la réversion du phénotype vasculaire thrombo-inflammatoire et pro-fibrosant dans un modèle de FAV chez la souris avec une maladie rénale chronique.
Nous avons déjà réalisé dans le laboratoire un modèle de fistule aorto-cave chez des souris avec une maladie rénale chronique induite par néphrectomie des 5/6eme. Pour inhiber AHR, ces souris ont été traitées avec un inhibiteur pharmacologique, le CH223191, ou la néphrectomie des 5/6eme a été réalisée chez des souris KO pour AHR. La plupart des échantillons d'artères et de veines récupérés après sacrifice qui seront utilisés dans ce projet de thèse sont déjà disponibles. Sur ces échantillons, nous analyserons l'expression des molécules thrombo-inflammatoires et pro-fibrosantes : facteur tissulaire, cyclooxygénase-2, ICAM-1, TGF3, HTR2B, et serpines PAI-1 et PAI-2 dans la paroi vasculaire par immunofluorescence.
Cette dernière partie nous permettra de déterminer si AHR peut être une cible thérapeutique pour réduire les processus vasculaires thrombo-inflammatoires et pro-fibrosants à l'origine des complications de FAV.

Profil : candidat titulaire d'un Master 2 Biologie Santé, avec des connaissances dans le domaine des complications cardiovasculaires de la maladie rénale chronique, et des mécanismes de la fibrose et de l'inflammation.
Compétences : biologie cellulaire et biochimie, notamment culture de cellules endothéliales, RT-PCR, western blot et cytométrie en flux.