Hypothèses et objectifs de la recherche

Selon les données empiriques discutées précédemment, l’activation de la voie BMP9/Alk1 serait une alternative thérapeutique intéressante aux anti-VEGF dans le traitement et la prévention de l’OMD. Le raisonnement est basé sur plusieurs points. Par rapport aux anti-VEGF, dont la voie VEGFR2 affectée est presque ubiquitaire dans les cellules rétiniennes et d’importance dans leur survie, la voie BMP9/Alk1 a l’avantage de cibler préférentiellement l’endothélium rétinien, évitant les dommages collatéraux. De plus, l’activation de la voie BMP9/Alk1 surexprime des facteurs protecteurs et réprime l’expression de plusieurs facteurs/récepteurs pouvant être induits en conditions hyperglycémiques incluant le VEGF/VEGFR2, qui sont impliqués dans la pathophysiologie de l’OMD. Fonctionnellement l’activation d’Alk1 a démontré pouvoir contrer plusieurs altérations fonctionnelles connues pour être activées dans le diabète incluant l’hyperméabilité. À l’inverse, les déficiences de la signalisation BMP9/Alk1 chez l’humain et les modèles animaux rappellent les altérations fonctionnelles vasculaires rencontrées dans la pathophysiologie de la RD et l’OMD, incluant l’hyperperméabilité. D’ailleurs comme pour plusieurs autres facteurs protecteurs, nous spéculons que cette voie protectrice vasculaire pourrait être inhibée en hyperglycémie ce qui augmenterait la susceptibilité aux complications vasculaires et que son activation pourrait empêcher les dysfonctions vasculaires diabétiques. Ceci est supporté par deux études récentes indépendantes qui ont démontré que cette voie serait potentiellement inhibée par les niveaux circulants de BMP9, qui sont sévèrement réduits chez les patients diabétiques (Luo et al., 2017), ce qui pourrait mener à des dysfonctions vasculaires dues à une activation inadéquate de Alk1 (Huang et al., 2018). De plus, la BMP9 pourrait réguler la

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production du glucose hépatique. Le ciblage de la voie BMP9/Alk1 assurerait des effets i) au niveau local (vasculaire) agissant directement pour préserver l’intégrité et la stabilité de l’endothélium de la iBHR ii) et/ou systémique sur la régulation de l’hyperglycémie et limiterait l’activation des voies biochimiques dégradant la BHR. L’activité de la BMP9 permettrait ainsi de protéger contre l’hyperperméabilité vasculaire rétinienne diabétique.

Ainsi, connaissant le rôle de la voie BMP9 dans la quiescence vasculaire et l’homéostasie du glucose nous postulons que :

i. La voie BMP9/Alk1 serait inhibée en hyperglycémie, ce qui favoriserait la perte de l’intégrité vasculaire menant à l’hyperperméabilité de l’endothélium rétinien

ii. L’activation de cette voie préviendrait l’hyperperméabilité de l’endothélium rétinien par la préservation et la stabilisation des jonctions interendothéliales

iii. La BMP9 régulerait la gluconéogenèse hépatique dans le diabète par l’inhibition de la voie non canonique AKT/FOXO1

Pour vérifier cette hypothèse nous avons déterminé les objectifs suivants :

1- Déterminer si la voie de signalisation BMP9/ALK1/Smad1,5,8 canonique est inhibée dans l’endothélium hyperglycémique

2- Déterminer si l’activation de la voie BMP9/Alk1 stabilise les jonctions interendothéliales et prévient l’hyperperméabilité rétinienne induite par le VEGF

3- Évaluer l’effet de la BMP9 sur la régulation du glucose hépatique

4- Déterminer les mécanismes de l’effet hypoglycémiant de la signalisation BMP9/AKT dans l’activation de FOXO1 et l’inhibition des enzymes gluconéogéniques.

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1.9.1 Premier article

Akla N, Viallard C, Popovic N, Lora Gil C, Sapieha M, Larrivée B, (2018) BMP9 (Bone Morphogenetic Protein -9)/Alk1 (Activin-Like Kinase Receptor Type I) Signaling Prevents Hyperglycemia -Induced Vascular Permeability . Arterioscler Thromb Vasc Biol. 38:1821-183.

Connaissant l’importance de la voie BMP9/Alk1 dans la stabilité vasculaire, nous avons suggéré que la perte de fonction de cette voie en hyperglycémie pourrait être un facteur contribuant à l’hyperperméabilité de l’endothélium rétinien associé aux complications diabétiques. Nous postulons que l’activation de la voie BMP9/Alk1 favoriserait le maintien de l’intégrité jonctionnelle interendothéliale de la iBHR et pourrait prévenir l’hyperperméabilité vasculaire rétinienne rencontrée dans l’OMD. Notre premier objectif était de vérifier l’effet d’une perte de fonction d’Alk1 sur cette perméabilité dans un modèle de souris diabétiques STZ et le modèle d’invalidation conditionnel Cre-Lox. L’étude de l’activation d’Alk1 par les vecteurs adénoviraux surexprimant la BMP9 (Ad-BMP9) a été réalisée pour attester son effet endocrinien sur la perméabilité de l’endothélium rétinien hyperglycémique. Les mécanismes moléculaires vasoprotecteurs de l’activation de la voie BMP9/Alk1 ont été évalués sur des CE mis en culture en conditions hyperglycémiques ou exposées au VEGF.

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1.9.2 Deuxième article

Akla N, Sapieha P, Larrivée B, (2019) BMP9 (Bone Morphogenetic Protein -9) non-canonical signaling AKT/FOXO1 inhibits hepatic gluconeogenesis via Alk3. Submitted to Molecular and Metabolism Journal

La production excessive du glucose hépatique durant le diabète est un facteur important contribuant aux complications diabétiques vasculaires. Connaissant le rôle potentiel de la BMP9 dans le contrôle glycémique, l’hypothèse de cette recherche est d’élucider si la BMP9 produite par le foie a des effets proximaux sur la gluconéogenèse hépatique. Notre objectif était d’étudier d’abord chez des souris non-diabétiques à jeun si la surexpression de la BMP9 hépatique par des vecteur adénoviraux (Ad-BMP9) pouvait réguler les niveaux de glucose sanguin. Dans un deuxième temps, savoir si cette régulation s’effectuait mécaniquement par une inhibition de la libération du glucose hépatique via la régulation d’enzymes gluconéogéniques médiée par la voie AKT/FOXO1. Par la suite nous avons testé ce même modèle d’inhibition de la gluconéogenèse hépatique sur le modèle STZ de souris diabétiques pour attester le contrôle glycémique à long terme. En parallèle, les taux des différents métabolites et hormones principaux ont été considérés pour dresser un schéma plus global de l’effet de la BMP9 sur le métabolisme du glucose.