Discussion
Dans la présente étude, nous avons démontré que le MR et le GR sont présents dans le cortex surrénalien du rat. Nous avons montré que la modification de l’activité du MR régule la production d’aldostérone dans le ZG d’une manière qui correspond à un mécanisme de rétroaction négative. Cet effet est spécifique au MR, car la modulation de l’activité du GR dans le ZG n’a aucun effet sur la production d’aldostérone. À notre connaissance, c’est la première fois que l’on rapporte l’expression du MR et son rôle dans la régulation de la sécrétion d’aldostérone dans le cortex surrénalien. Dans le ZF/ZR, nous avons observé une boucle de rétroaction similaire lorsque nous avons modifié pharmacologiquement l’activité du GR. De façon intéressante, l’activation du GR a également supprimé la sécrétion de corticostérone dans les cellules ZF/ZR. Nos résultats sont en accord avec des études antérieures montrant que la synthèse des glucocorticoïdes surrénaliens peut être modulée par les stéroïdes synthétisés au sein du cortex surrénalien (Baird et al. 1983, Carsia & Malamed 1983, Darbeida & Durand 1987).
L’activation du MR avec FLUDRO a exercé un effet négatif sur la production d’aldostérone dans les cellules ZG préparées à partir de rats maintenus sur des régimes HS et LS, tandis que l’acide canrénoïque, un antagoniste du MR, a régulé positivement la stéroïdogenèse avec une augmentation de la sécrétion d’aldostérone dans les cellules ZG de rats nourris au LS. Nous avons constaté une réponse plus prononcée dans les groupes LS par rapport à celle des groupes HS. L’absence d’effet d’un agoniste et d’un antagoniste du GR sur la libération basale et stimulée de l’aldostérone par les cellules ZG indique fortement que la boucle de rétroaction régulatrice est spécifique au récepteur.
Quelle pourrait être la pertinence physiologique et clinique d’une boucle de rétroaction ultra-courte de l’aldostérone ? Il existe une relation étroite entre la production d’aldostérone et les facteurs environnementaux, par exemple, les apports en sodium et en potassium, la posture, l’heure de la journée et la perte de volume. Il a été établi depuis longtemps que des niveaux inappropriés d’aldostérone, pour le niveau de ces facteurs environnementaux, conduisent à une variété de maladies cardiovasculaires et métaboliques chez l’homme et d’autres animaux. Par conséquent, les boucles de rétroaction négative sensibles à la critique sont importantes pour le maintien d’une homéostasie normale. Ceci est particulièrement pertinent pour l’homéostasie volume/sodium, car même un désalignement mineur des réponses aux changements de l’apport en sodium dans l’environnement au fil du temps peut entraîner des effets cardiovasculaires indésirables importants. Ces conséquences potentielles sont probablement la raison pour laquelle il existe plusieurs freins et contrepoids dans les systèmes régulant l’homéostasie du volume/sodium, par exemple le système rénine-angiotensine, l’aldostérone, les peptides natriurétiques, l’endothéline, la vasopressine et le rein (débit sanguin rénal, tubule proximal, boucle de Henle et tubule distal/conduit collecteur). Ces facteurs de régulation sont contrôlés, en partie, par : (1) de « longues » boucles de rétroaction négative, par exemple la boucle de rétroaction négative volume-rénine-angiotensine-aldostérone ; (2) la direction d’action de facteurs à action opposée, par exemple les peptides natriurétiques qui suppriment la sécrétion d’aldostérone et (3) des boucles de rétroaction ultra-courtes, par exemple la suppression directe de la libération de rénine par l’appareil juxtaglomérulaire par l’interaction de l’angiotensine II avec le récepteur de l’angiotensine de type 1. À certains égards, les fonctions des boucles de rétroaction ultracourtes sont analogues au concept quasi universel d’inhibition de la fonction enzymatique par le produit. Parallèlement à l’effet de l’angiotensine II, l’étude actuelle soutient l’hypothèse selon laquelle il existe également une boucle de rétroaction ultra-courte qui modifie la production d’aldostérone à son point de synthèse finale en utilisant le niveau d’aldostérone et le RM. Cette étape affine encore la production d’aldostérone pour s’assurer qu’elle est appropriée à l’environnement dans lequel l’organisme réside actuellement. Bien entendu, elle fournit également un autre point dans ces mécanismes d’homéostasie du volume où un dysfonctionnement peut conduire à un dysfonctionnement cardiovasculaire et à une maladie. Deux rapports sont potentiellement pertinents pour ces possibilités. Contrairement aux présentes études sur les cellules ZG normales où le RU 486 n’a eu aucun effet sur la sécrétion d’aldostérone, dans deux conditions modifiées, les cellules tumorales primaires d’aldostérone (Burton et al. 2011) et les rats obèses hypertendus Zucker (Clapham & Turner 1997), le RU 486 a supprimé les niveaux d’aldostérone plasmatique mais pas ceux de corticostérone plasmatique. Comme dans la présente étude, le RU 486 n’a pas modifié les niveaux d’aldostérone chez les rats témoins (Clapham & Turner 1997). Il est intéressant de noter que dans les cellules tumorales, les antagonistes du MR n’ont eu aucun effet sur la production d’aldostérone. L’activation du MR n’a pas été effectuée. Étant donné que des niveaux similaires d’aldostérone et de cortisol ont été trouvés dans les préparations cellulaires, un mélange cellulaire était présent ou un type de cellule altéré (Burton et al. 2011). Enfin, les résultats de la présente étude peuvent être applicables à la régulation des stéroïdes en dehors de la surrénale avec leur probable pertinence physiologique et clinique.
Comment les changements d’activité du RM modifient-ils la sécrétion d’aldostérone ? L’augmentation de la sécrétion de corticostérone avec une suppression concomitante de la production d’aldostérone suggère que la voie tardive de la biosynthèse de l’aldostérone est le site de régulation. La dernière étape de la synthèse de l’aldostérone repose sur l’activité du CYP11B2 (aldostérone synthase) (Mornet et al. 1989). La diminution de la conversion de la corticostérone en aldostérone est très probablement due à une diminution de l’activité du CYP11B2 et non à une modification de l’expression du CYP11B2 en raison de la courte durée (1 h) de nos expériences. Notre constatation d’une diminution des niveaux de protéine CYP11B2 dans des conditions de HS et le mécanisme proposé de modification de l’activité CYP11B2 par le MR explique probablement l’atténuation de la boucle de rétroaction régulatrice sur un régime riche en sel.
La faible consommation de sodium est un stimulateur bien connu de la sécrétion d’aldostérone (Marusic & Mulrow 1967, Aguilera & Catt 1979), et nos résultats sont conformes à ces rapports. Nous avons observé une élévation de la corticostérone sérique avec un régime riche en sel. Conformément à l’augmentation de la corticostérone sérique, les cellules ZF/ZR isolées de rats soumis à un régime riche en sel ont montré une sécrétion basale de corticostérone plus élevée. Les mécanismes par lesquels le sodium alimentaire affecte la sécrétion de corticostérone n’ont pas été étudiés bien que des études précédentes aient montré que les surrénales de rats déficients en sodium ont une sécrétion réduite de corticostérone (Eisenstein & Strack 1961). La corticostérone peut être produite à la fois par les ZF/ZR et les ZG, bien que la majeure partie de la corticostérone circulante provienne des ZF/ZR en raison de leur masse nettement supérieure. Cependant, comme la libération basale de corticostérone par les cellules ZG n’était pas affectée par les changements de l’apport en sodium alimentaire, nous en avons déduit que les cellules ZF/ZR contribuaient à l’augmentation de la corticostérone sérique avec un apport élevé en sodium.
L’existence d’une boucle de rétroaction intra-surrénale exercée par les glucocorticoïdes et le GR pour réguler la production de glucocorticoïdes a été suggérée depuis longtemps par plusieurs études in vivo (Peron et al. 1960, Hill & Singer 1968) et in vitro (Morrow et al. 1967, Carsia & Malamed 1983). Ces études rapportent des résultats contrastés quant à savoir si les glucocorticoïdes inhibent ou stimulent la production de glucocorticoïdes. La direction de la régulation semble dépendre du modèle expérimental utilisé et de la durée du traitement. Dans cette étude, nous apportons la preuve d’une rétroaction régulatrice négative sur la sécrétion de corticostérone, en accord avec les résultats de Carsia & Malamed (1983), bien que d’autres chercheurs aient rapporté des résultats opposés (Darbeida & Durand 1987, Li et al. 2011, Asser et al. 2014). Malgré le grand nombre de travaux, les mécanismes par lesquels les glucocorticoïdes régulent la stéroïdogenèse ne sont pas bien compris. Nos résultats montrant une dépression marquée de la sécrétion de corticostérone uniquement dans les cellules ZF/ZR stimulées par l’ACTH avec le traitement au DEX sont en accord avec les résultats de Latner et ses collègues (Latner et al. 1977), qui suggèrent que les glucocorticoïdes diminuent la liaison de l’ACTH à son récepteur. En outre, l’antagoniste des glucocorticoïdes, RU 486, n’a pas affecté la sécrétion basale de corticostérone mais a stimulé la production de corticostérone par l’ACTH. Ces données indiquent la possibilité que l’activité du GR modifie la sensibilité des cellules ZF/ZR à l’ACTH. D’autres travaux utilisant des temps d’incubation plus longs suggèrent que les glucocorticoïdes inhibent la synthèse des protéines et régulent la transcription sur plusieurs gènes cibles dans le cortex surrénal (Morrow et al. 1967, Asser et al. 2014). Bien que cette explication semble peu probable dans notre étude en raison de la durée de nos expériences, nous ne pouvons pas exclure la possibilité que des effets génomiques aient pu contribuer à nos observations.
Un résultat surprenant de notre étude est que le ZF/ZR, contrairement au ZG, ne démontre pas de spécificité de récepteur. L’activation du GR ou du MR peut supprimer la production de corticostérone dans la ZF/ZR. L’activation du MR a été signalée comme modulant la production de glucocorticoïdes, mais cet effet n’est démontré que dans le cerveau. On a constaté que l’administration de fludrocortisone chez l’homme inhibait les concentrations de cortisol par une régulation négative de l’axe hypothalamo-hypophysaire (HPA) (Otte et al. 2003, Buckley et al. 2007, Lembke et al. 2013). L’influence évidente du MR dans le contrôle de rétroaction de l’axe hypothalamo-hypophysaire (HPA) par les glucocorticoïdes a été démontrée lorsque l’acide canrénoïque a eu un effet opposé sur la sécrétion de cortisol et d’ACTH (Arvat et al. 2001, Wellhoener et al. 2004). Nos résultats suggèrent qu’en plus de l’activité du MR qui régule centralement la production de glucocorticoïdes, il peut également la réguler localement dans la surrénale, bien que cette régulation dépende apparemment du niveau de l’apport en sel. Dans les deux régimes, en réponse à l’ACTH, l’activation du MR inhibe la production de corticostérone, mais, pour des raisons peu claires, dans le régime pauvre en sel, elle semble augmenter les niveaux de corticostérone. Étant donné qu’in vivo le flux sanguin surrénalien va de la ZG vers la ZF/ZR, l’aldostérone pourrait avoir un effet paracrine sur la production de glucocorticoïdes avec des implications physiologiques et physiopathologiques intéressantes.
Une limitation de l’étude était que la contamination entre les zones glomérulée et fasciculée pourrait potentiellement obscurcir les changements en réponse à différents stimuli. Nous pensons que cela est improbable en raison de l’absence de CYP11B2 dans la ZF/ZR et les données microscopiques, où les cellules ZF/ZR et ZG ont des caractéristiques distinctes, ont montré peu ou pas de contamination dans les deux préparations cellulaires. Une deuxième limite est que la présente étude ne peut pas évaluer l’importance relative de ces effets paracrines par rapport aux effets endocriniens classiques contrôlant la stéroïdogenèse surrénalienne. Une troisième limite est que nous ne savons pas si le cortisol ou la corticostérone en interagissant avec le MR peut avoir le même effet que l’aldostérone. Cependant, comme nous l’avons mentionné précédemment, étant donné la direction du flux sanguin des zones glomérulée et fasciculée, si cela se produisait, il ne s’agirait pas d’un effet paracrine local. Quatrièmement, nous ne pouvons pas exclure la possibilité d’une réactivité croisée entre l’agoniste et l’antagoniste du MR avec le GR. Bien que la fludrocortisone soit connue pour exercer une certaine activité glucocorticoïde, son affinité pour le MR est 15 fois plus élevée que celle pour le GR (Agarwal et al. 1977). À notre connaissance, il n’y a eu aucun rapport concernant l’interaction de l’acide canrénoïque avec le GR, quelle que soit la dose. Cinquièmement, lorsque nous n’avons pas observé d’effet d’une manipulation sur la production basale de stéroïdes, nous ne pouvons pas conclure avec certitude qu’il n’y en a pas, car une interprétation tout aussi plausible serait que nos systèmes de dosage ne sont pas assez sensibles pour détecter de petits effets. Enfin, l’extrapolation de ces études sur les rats à l’homme est incertaine.
En conclusion, en plus des boucles de rétroaction longues classiques régulant la production de stéroïdes surrénaliens, la présente étude soutient l’hypothèse qu’il existe des boucles de régulation ultra-courtes négatives médiées spécifiquement par le MR sur la sécrétion d’aldostérone et le GR sur la production de corticostérone dans les cellules ZG et ZF/ZR isolées, respectivement. Nous rapportons ici la découverte inattendue que l’activation du MR régule également négativement la sécrétion de glucocorticoïdes dans les cellules ZF/ZR. La façon dont ces boucles de rétroaction courtes interagissent avec leurs boucles de rétroaction longues est incertaine. Cependant, ces résultats soulèvent des questions intrigantes concernant la régulation physiologique et la dysrégulation pathophysiologique potentielle de la production de ces stéroïdes.