Mise en évidence et étude de l'apoptose induite par les antibiotiques du groupe des aminoglycosides

Aminoglycoside antibiotics are nephrotoxic in clinics but cause acute tubular necrosis in experimental animals only when administered at supratherapeutic doses. In this study, we examined whether aminoglycosides would induce apoptosis in proximal tubules of rats treated with therapeutically-relevant dosages. We have demonstrated that aminoglycosides induce a large, dose- and time-dependent wave of apoptosis in proximal tubule epithelium. Apoptosis develops in parallel with the lysosomial phospholipidosis, and is accompanied by a process of cellular proliferation (nephrogenic repair). Tubular necrosis was only seen at high doses of gentamicin. comparative studies using different aminoglucosides have demonstrared a ranking gentamicin > netilmicin > amikacin = isepamicin, which is essentially the same that we and others have found regarding the nephrotoxic potential if these drgus. Comparison of the different aminoglycosides revealed for gentamicin, amikacin and isepamicin, a parallelism between the decree of the lysosomial phospholipidosis, the occurrence of apoptosis and the proliferative response indicative of tubular damage (gentamicin >> amikacin = isepamicin). By contrast, netilmicin induced a marked phospholipidoses with moderate apoptosis and proliferative response. Aminoglycoside-induced apoptosis has been reproduced in cultured cells incubated with these drugs (fibroblasts and two lines of renal cells). Like what is observed in vivo, apoptosis appears in cultured cells in parallel with the development of the aminoglycoside-induced phospholipidosis. Both apoptosis and phospholipidosis are considerable reduced in cells co-incubated with poly-aspartic acid, a polymer which has been shown to prevent aminoglycoside interaction with cell phospholipids. In rat fibroblast and MDCK cells, but not in LLC-PK1 cells, apoptosis due to gentamicin is decreased by cycloheximide, suggesting that de novo protein synthesis is a prerequisite to cell death. The involvem
Les aminoglycosides, parmi lesquels figure l’exemple bien connu de la gentamicine, sont des antibiotiques polycationiques hydrophiles utilisés en clinique dans les infections graves causées par les bactéries Gram (-). Leur usage clinique est cependant limité par des réactions toxiques, en particulier au niveau rénal. La néphrotoxicité des aminoglycosides se caractérise par l’accumulation de phospholipides et l’apparition de lésions dans les tubes proximaux. Les mécanismes moléculaires des altération cellulaires précoces induites par les aminoglycosides ont fait l’objet d’études intensives dans notre laboratoire et impliquent des interactions entre ces antibiotiques et les phospholipides au sein des lysosomes, celles-ci menant à une phospholipidose et peut-être ç une altération de certaines propriétés des membranes. Nos travaux ont pu montrer que les aminoglycosides utilisés chez le rat à des doses équivalentes aux doses utilisées en clinique humaine, induisent une apoptose au niveau de l’épithélium des tubes contournés proximaux du rein. L’apoptose, qui dépend de la dose et de la durée d’exposition, apparaît en parallèle avec le développement d’une phospholipidose lysosomiale. Elle s’accompagne d’une prolifération accrue dans l’épithélium tubulaire. L’étude comparative de quatre aminoglycosides : gentamicine, nétilmicine, amikacine et isépamicine a montré que le degré de néphrotoxicité de ces antibiotiques est : gentamicine > nétilmicine > amikacine = isépamicine. Ces résultats sont similaires à ceux obtenues précédemment dans notre laboratoire. En outre, nous avons montré que l’apoptose induite par la gentamicine, l’amikacine et l’isépamicine varie en relation directe avec la phospholipidose. Il existe également une bonne corrélation entre apoptose et régénération tubulaire (gentamicine > amikacine = isépamicine). Par contre, la nétilmicine, qui induit une accumulation importante de phospholipides totaux, cause une apoptose et une prolifération d’intensité
Thèse de doctorat en sciences biomédicales (biologie et pharmacologie cellulaire) -- UCL, 2000