A/ Marqueurs spécifiques des cellules endothéliales
Les cellules endothéliales présentent des marqueurs spécifiques exprimés à leur surface ou localisés dans leur cytoplasme. Dans ce qui suit, une liste non exhaustive de marqueurs spécifiques aux cellules endothéliales est présentée.
A/1. Marqueurs membranaires
Le CD31 (ou PECAM-1= molécule d’adhésion des plaquettes aux cellules endothéliales) est une protéine transmembranaire d’une masse moléculaire d’environ 135 kDa, affiliée à la superfamille des immunoglobulines. Les ligands hétérophiles comprennent les glycosaminoglycanes de sulfate d’héparane, l’héparine et l’intégrine αvβ3. CD31 joue un rôle dans les interactions adhésives entre cellules endothéliales adjacentes et également entre leucocytes et monocytes et cellules endothéliales (diapédèse/migration). CD31 est exprimé dans tous les endothéliums continus au niveau des jonctions cellulaires, excepté dans l’endothélium discontinu comme celui de la pulpe rouge splénique (Muller et al 1997).
La VE-cadherine (vascular endothelial cadherin ou CD144) est une protéine de 120 kDa appartenant à la famille des cadhérines, qui comporte 5 domaines extracellulaires et qui est reliée dans le cytoplasme à l’actine du cytosquelette. La VE-cadhérine joue un rôle dans les liaisons homophiliques entre les cellules endothéliales et se trouve localisée principalement au niveau des jonctions cellulaires. Elle est exprimée de façon constitutive et joue un rôle dans de nombreuses fonctions endothéliales telles que la migration, la survie cellulaire ou l’inhibition de contact.
Le récepteur 2 au VEGF (VEGF-R2) d’une masse moléculaire comprise entre 210 et 230 kDa, est un récepteur de type tyrosine kinase impliqué dans le développement de l’endothélium vasculaire et exprimé au niveau des CE chez l’adulte, mais également au cours du développement embryonnaire. La fixation du VEGF va entraîner la dimérisation de son récepteur et une autophosphorylation du récepteur est observée, ce qui stimule les voies de transmission du signal. L’interaction du VEGF avec son récepteur nécessite la présence de protéoglycanes et notamment d’héparine. Le VEGR-2 est inducteur de la réponse proliférative des CE (Shalaby et al 1995, Colavitti et al 2002, Waltenberger et al 1994).
La E-sélectine (ou CD62E) est une protéine de 97 à 115 kDa appartenant à la superfamille des sélectines. La E-sélectine est une molécule d’adhésion exprimée à la surface des CE préalablement stimulées par des cytokines pro-inflammatoires comme le TNF-α (Tumor Necrosis Factor α) ou l’interleukine 1α. Elle joue un rôle dans la diapédèse leucocytaire et notamment dans l’interaction des neutrophiles avec les CE.
A.2/ Marqueurs intracellulaires
La e-NOS (endothelial nitric oxide synthase) est une enzyme exprimée de façon constitutive, responsable de la synthèse de NO par les CE. D’une masse moléculaire de 140 kDa, cette enzyme contient un domaine oxygénase en position N-terminale et un domaine réductase en C-terminal. Le NO synthétisé a une action vasodilatatrice au niveau de la paroi artérielle.
Le facteur von Willebrand (vWF) est une glycoprotéine importante dont la structure est multimérique et dont la masse moléculaire va de 500 kDa jusqu’à plus de 10000 kDa.
L’expression du gène du vWF est spécifique de certains tissus et reste confinée aux cellules endothéliales et aux mégacaryocytes (Denis 2002, Werner et al 1992). Le vWF est présent dans le plasma, dans les corps denses de Weibel-Pallade des cellules endothéliales, dans les granules alpha des mégacaryocytes et des plaquettes qui en dérivent, ainsi que dans la matrice subendothéliale de la paroi des vaisseaux. Le vWF joue un rôle de médiateur dans l’adhésion plaquettaire et la formation du caillot sur les sites des lésions vasculaires, et il sert de transporteur pour le facteur VIII dans le plasma.
L’incorporation d’acétyl-LDL couplé avec une sonde fluorescente (Dil- acetyled Low Density Lipoprotein) permet d’identifier les CE des autres types de cellules vasculaires (CML et fibroblastes) (Gaffney et al 1985).
B/ Fonctions de l’endothélium vasculaire
Situé à l’interface sang/tissus, l’endothélium vasculaire se comporte comme une barrière de perméabilité sélective qui autorise et régule les échanges de molécules de tailles variables, eau, sels, protéines, entre le sang et les tissus. Les modes et mécanismes de transport au travers de la barrière endothéliale varient selon leur localisation artérielle, veineuse ou microcirculatoire.
Une des principales fonctions de l’endothélium vasculaire réside dans son activité antithrombotique. C’est d’ailleurs cette propriété qui en fait une cellule d’intérêt pour les applications cliniques. Le principal mécanisme par lequel les CE exercent leur effet anticoagulant est dû à l’inhibition électrostatique de l’attachement de cellules circulantes à la paroi vasculaire en raison de la forte charge négative (conférée par le glycocalyx) présente à la surface (Legrand et al 1987). De plus, les CE sont capables de synthétiser de puissantes molécules : activateur tissulaire du plasminogène (t-PA), prostacycline (PGI2), monoxyde d’azote,… connues pour assurer la fluidité du sang en empêchant l’aggrégation plaquettaire et l’adhésion leucocytaire, principaux composants du thrombus (Mc Guigan et al 2007). Les nombreuses fonctions de l’endothélium comprennent aussi un contrôle strict du tonus vasculaire. Ces cellules sont capables de synthétiser et de sécréter de nombreuses substances vasoactives qui diffusent vers le muscle sous-jacent et provoquent sa contraction ou sa relaxation (Palmer et al 1987, Feletou et al 2003, Harrison 1997, Yanagisawa et al 1988).
I.6. Cellules endothéliales et cellules musculaires lisses
Les CML, du fait d’une certaine plasticité, sont capables de passer d’un état différencié à un état dédifférencié suivant la présence ou l’absence de certains stimuli hormonaux ou mécaniques. Les CML dédifférenciées peuvent devenir majoritaires dans des situations pathologiques telles que la resténose à la suite d’une désendothélialisation spontanée ou au cours de la formation d’une plaque d’athérome (Hao et al 2003). Lors de ces processus, les CML possèdent une capacité migratrice accrue et prolifèrent au niveau du sous-endothélium, ce qui est à l’origine d’un épaississement de la paroi des vaisseaux participant à la formation de sténoses.
Cependant, dans les conditions physiologiques, l’endothélium est capable de contrôler cet équilibre. Le NO synthétisé par les CE va inhiber la prolifération des CML, réprimant également les CML dédifférenciées. Afin d’assurer cette fonction de façon optimale, les CE doivent se trouver dans un environnement adéquat. Les CE exposées à un flux bidirectionnel, typique des régions sensibles au développement d’une plaque d’athérome ou soumises à un stimulus inflammatoire, synthétisent moins de NO et plus d’endothéline-1, amplifiant ainsi le signal de prolifération des CML. Les CE en culture statique exercent une fonction proche de celle retrouvée au niveau des plaques d’athérome. Ceci participe alors à la perte du phénotype différencié des CML. Pour remédier à cela, l’exposition des CE à des forces de cisaillement laminaire unidirectionnel empêche la dédifférenciation des CML.