L’insuffisance rénale chronique (IRC) est une préoccupation majeure de la médecine moderne, représentant plus de 86 milliards de dollars de dépenses de santé rien qu’aux États-Unis1. À l’échelle mondiale, l’incidence de l’IRC augmente avec la prévalence du diabète et des comorbidités rénales associées. Près de 14 % de la population américaine souffre d’IRC (rapport annuel USRDS 2024). De plus, la néphropathie diabétique est une forme d’IRC et la principale cause d’insuffisance rénale terminale (IRT), et 60 % des patients atteints d’IRT souffrent de diabète 1,2,3. Le diabète affecte toutes les structures rénales et les types de cellules des néphrons, l’unité fonctionnelle des reins. Comme le montre la figure 1, différentes parties des néphrons sont contenues dans le cortex rénal et les régions modullaires. La majorité du rein est composée de tubules. Le dysfonctionnement des tubules rénaux et les lésions structurelles contribuent de manière significative au développement de la néphropathie diabétique (DN), et ces changements sont bien corrélés avec le taux de déclin de la fonction rénale 4,5,6,7,8. Au début du diabète, en réponse à l’augmentation du glucose et à l’absorption de sodium associée et aux demandes de protéines de transport membranaire dans tous les segments des tubules, les tubules subissent une hypertrophie. Avec l’augmentation des lésions microvasculaires plus tard dans le diabète, les tubules présentent une atrophie et une dilatation, tandis qu’il y a fibrose et expansion de l’interstitium9. Des études antérieures de notre laboratoire ont révélé des protéomes altérés et une abondance de protéines de réponse au stress dans les tubules corticaux de souris diabétiques10,11. La moelle épinière est importante pour réguler la concentration d’urine, et le dysfonctionnement au cours de la maladie rénale est associé au stress oxydatif, le diabète entraînant une diminution de la tension d’oxygène dans cette région du rein en raison de l’augmentation de la consommation d’oxygène due aux activités métaboliques, de l’augmentation de l’activité des protéines de transport membranaire et des lésions microvasculaires 12,13,14.
La compréhension des mécanismes détaillés du développement et de la progression de la DN est un effort continu qui nécessitera des approches nouvelles et intégrées faisant appel à la modélisation de la maladie et au profilage moléculaire des processus de signalisation, à des changements adaptatifs dans la dynamique des protéines cellulaires et à une définition précise des composants des cellules rénales et des tissus affectés par les lésions dans les maladies chroniques. La protéomique, la métabolomique et la transcriptomique offrent la possibilité de sonder analytiquement les mécanismes moléculaires des maladies rénales. Les omiques sont un domaine relativement nouveau qui utilise des approches de biologie des systèmes pour acquérir une compréhension plus globale des systèmes biologiques. La protéomique a été un puissant outil omique en néphrologie au cours des dernières décennies. La recherche sur les biomarqueurs s’est développée au cours des 20 dernières années, comme l’indique la croissance des publications, bien que des travaux approfondis soient nécessaires pour mettre pleinement en œuvre ces résultats en clinique15. Avec les populations de cellules tubulaires très différentes et les rôles fonctionnels respectifs dans le cortex rénal et la moelle, l’analyse protéomique de reins entiers peut masquer des changements uniques associés à des structures spécifiques au sein de ces différentes régions. Par conséquent, les objectifs de cette étude sont de démontrer la séparation du cortex rénal et de la moelle, ainsi que la séparation des tubules corticaux des glomérules, suivie de protocoles détaillés pour la préparation d’extraits de protéines à partir de structures isolées pour des analyses de spectrométrie de masse et de bioinformatique de pointe. Les modèles murins de néphropathie diabétique jouent un rôle déterminant dans la définition des mécanismes de progression de la maladie. Pour cette étude, nous avons utilisé la souris transgénique OVE26, qui développe un diabète de type I précoce et présente des caractéristiques de DN précoce et avancé chez l’homme, notamment 1) une augmentation précoce et une baisse ultérieure du débit de filtration glomérulaire, 2) une hypertrophie rénale, 3) un épaississement de la membrane basale glomérulaire et une expansion mésangiale, 4) une protéinurie sévère et 5) une fibrose tubulo-interstitielle9, 16 et 17. Des souris âgées de deux mois ont été choisies pour mettre en évidence des changements protéomiques dans les compartiments tubulaires avant des lésions structurelles manifestes. Comme indiqué précédemment et montré dans la figure 2, les souris OVE26 âgées de 2 mois présentent une expansion de la matrice mésangiale glomérulaire (figure 2, flèche verte) et une protéinurie sévère17, sans changements histologiques manifestes des tubules proximaux (figure 2, flèche jaune) chez les jeunes souris diabétiques. Nous présentons ici une approche protéomique quantitative combinée pour la caractérisation de l’ensemble du rein, de la moelle épinière et des tubules corticaux afin d’élucider et d’illustrer les différences dans le protéome dans chaque compartiment atteint de diabète.