Calcifications

Les calcifications présentes au sein de la valve aortique sténosée sont constituées de calciums et d’hydroxyapatite formant une structure similaire à de l’os (Higgins, Marvel et al. 2005). Les mécanismes précis impliqués dans la calcification sont néanmoins sujet à controverse. En effet, 2 hypothèses distinctes pourraient expliquer leur formation : d’une part, il y la théorie de la calcification dystrophique et, d’autre part, la théorie de la différenciation ostéogénique/de l’ossification (Butcher, Mahler et al. 2011).

INTRODUCTION GENERALE 52 Le principe de la calcification dystrophique s’appuie sur le fait que les calcifications valvulaires présentent un nombre non négligeable de cellules apoptotiques et/ou nécrotiques qui contribueraient à la formation de calcifications par la libération d’une grande quantité de calcium lors de leur apoptose/nécrose (Yip, Chen et al. 2009). Cette apoptose peut être induite soit par le TGF-β1 secrétée par les cellules inflammatoires, soit par la présence de plasmine puisque la protéolyse des interactions entre les cellules et l’ECM constitue un mécanisme d’induction de l’apoptose par perte d’adhérence cellulaire (Proudfoot, Skepper et al. 2000; Jian, Narula et al. 2003; Kochtebane, Choqueux et al. 2010). Il a été montré par coloration immunohistochimique et oil Red O que les nodules de calcification étaient colocalisés avec les zones de dépôts lipidiques (LDLs oxydées) et des cellules inflammatoires telles que les lymphocytes T (Olsson, Thyberg et al. 1999). La calcification du tissu valvulaire serait donc conséquente à la présence de lipides et de la réaction inflammatoire (Mohler, Chawla et al. 1999). En effet, il a été montré que la phospholipase A2 associée aux lipoprotéines (Lp-PLA2, lipoprotein-associated phospholipase A2) est surexprimée au sein de la valve sténosée. Cette enzyme convertie alors les LDLs oxydées en lysophosphatidylcholine (LPC), puissant promoteur de la minéralisation au travers de la voie de l’adénosine monophosphate cyclique/protéine kinase A (AMPc/PKA) (Mahmut, Boulanger et al. 2014). Il a été aussi montré par colorations immunohistochimiques et stimulation cellulaire in vitro que la ténascine-C, glycoprotéine matricielle impliquée dans la formation osseuse et cartilagineuse, est présente en même proportion que la MMP-2 au sein de la valve aortique sténosée et qu’elle est capable d’induire l’expression de cette métalloprotéinase en culture. Induite par les nombreuses cytokines inflammatoires présentes, elle serait donc impliquée dans le processus de calcification dystrophique car, outre le fait qu’elle stimule la prolifération, la migration et la différenciation cellulaire, elle est également responsable de l’apoptose cellulaire (Jian, Jones et al. 2001; Satta, Melkko et al. 2002).

Le principe de la différenciation ostéogénique décrit comme un processus actif de calcification s’appuie sur la présence d’obVICs exprimant fortement divers facteurs pro- ostéogéniques comme l’ostéonectine, l’ostéocalcine, le facteur de transcription RUNX2 ainsi que la phosphatase alcaline et la sialoprotéine alors qu’elles réduisent l’expression de facteurs anti-ostéogéniques tels que l’ostéopontine et l’ostéoprotégérine au sein de la valve sténosée (Figure 18) (Mohler, Chawla et al. 1999; Garg, Muth et al. 2005; Osman, Yacoub

INTRODUCTION GENERALE 53 et al. 2006; Bostrom, Rajamannan et al. 2011). Il a été démontré que, au sein de valves sténosées, l’augmentation significative de l’expression de RANKL est concomitante à la diminution significative de cellules positive à l’ostéoprotégérine (Kaden, Bickelhaupt et al. 2004). De plus, RANKL induit la différenciation ostéoblastique via la voie de signalisation médiée par l’ostéoprotégérine/RANK-RANKL (Kaden, Bickelhaupt et al. 2004). La présence d’obVICs est issue de la différenciation cellulaire d’aVICs initiée par la réaction inflammatoire. En effet, les cytokines inflammatoires présentes induisent l’augmentation de l’expression de BMP-2 et -4 par les cellules endothéliales activées. Au niveau des aVICs, ces BMPs initie les voies de signalisation cellulaires RUNX2/NOTCH1 et Wnt - Lrp5 - βcat qui induisent la différenciation ostéoblastique (Figure 20) (Rajamannan, Subramaniam et al. 2005; Caira, Stock et al. 2006). Cette voie RUNX2/NOTCH1 est renforcée par l’expression réduite du microARN-30b, microARN impliqué dans l’inhibition de l’expression de RUNX2 (Zhang, Liu et al. 2014). De plus, l’expression de la protéine matricielle Gla (MGP, matrix Gla-protein) est inhibée au sein des valves sténosées en raison de son potentiel anti- calcifiant. En effet, en condition physiologique, elle inhibe la différenciation ostéoblastique des VICs par liaison et inhibition des BMPs (Schurgers, Cranenburg et al. 2008). La fetuine A, protéine anti-calcifiante appartenant à la famille des inhibiteurs des cystéines protéases, est inhibée au sein des valves sténosées (Binkert, Demetriou et al. 1999). Enfin, il a été montré par immunohistochimie que les HDLs (high density lipoproteins) étaient colocalisés avec les calcifications présentes au sein de valves sténosées. L’infiltration de ces lipoprotéines au sein de la valve induirait la différenciation ostéoblastique puisque les apolipoprotéines A portées à la surface des HDLs contribuent à la formation de protéines amyloïdes capable de promouvoir la différenciation ostéoblastique des aVICs (Audet, Cote et al. 2012).

INTRODUCTION GENERALE 54

Figure 20 : Représentation schématique des principaux mécanismes de la calcification induite par différenciation ostéogénique.

Légende : aVICs : VICs activées, BMPs : bone

morphogenetic proteins, MMPs : métalloprotéinases

matricielles et obVICs : VICs ostéoblastiques. D’après Dweck, Boon et coll. 2012.

Néanmoins, il apparait de plus en plus que ces 2 hypothèses sont non-exclusives et qu’elles seraient toutes 2 complémentaires. En effet, il a été montré que la pyrosphatase ectonucleotide/phosphodiestérase 1 (ENPP1, ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 1) est surexprimée au sein de la valve sténosée suite à l’augmentation des stress mécaniques intravalvulaires (Cote, El Husseini et al. 2012). Par dégradation de l’ATP produit par les VICs, l’ENPP1 induit la minéralisation de la valve car le pyrophosphate (PPi) produit est dégradé en phosphate inorganique par les obVICs. En effet, en présence du calcium libéré par les cellules apoptotiques, ce phosphate inorganique forme un précipité solide (Mathieu 2012). De plus, alors que l’ATP inhibe l’apoptose par sa fixation au récepteur P2Y2, sa dégradation par l’ENPP1 amplifie la minéralisation de la valve (Cote, El Husseini et al. 2012). Enfin, il a été montré que le TGF-β1, en plus de sa capacité à initier la formation de calcifications dystrophiques par induction de l’apoptose, induit l’expression de l’OB-CDH par les aVICs via la voie de signalisation Erk1/2. Or la surexpression de cette cadhérine correspond à une des étapes-clefs de la différenciation ostéoblastique via l’activation de la voie Wnt (Hutcheson, Chen et al. 2013). Ainsi, l’ossification active de la valve aortique promeut sa minéralisation passive et réciproquement.

INTRODUCTION GENERALE 55 La présence de calcifications épaissit et rigidifie considérablement la valve (Helske, Kupari et al. 2007; Mathieu and Boulanger 2014). Ce processus induit en retour la néo-angiogenèse du tissu valvulaire puisque l’ostéonectine sécrétée par les obVICs est capable de dégrader les MMPs en peptides pro-angiogéniques (Mathieu and Boulanger 2014).