Développement de l’arbre vasculaire villositaire

La vascularisation de l’unité utéro-placentaire est composée par la partie maternelle

(chambre intervilleuse et shunt myométrial) et la partie fœtale (capillaires fœtaux).

Selon l’équation de Poiseuille 𝑄 =

^𝜋𝑟_8𝜇^4𝑑𝑝_𝑑𝑥1

, la résistance des flux est directement

proportionnelle à la longueur des vaisseaux et inversement proportionnelle au carré de

la surface de section transversale des vaisseaux [31]. Par conséquent, un arrangement

en parallèle par multiples segments interconnectés permet de réduire la longueur

relative des vaisseaux et de réduire la résistance. Ainsi, la résistance vasculaire est

directement influencée par la dimension et par l’arrangement anatomique des

vaisseaux. Ces principes sont importants pour l’adaptation des vaisseaux placentaires

aux besoins de la croissance fœtale.

L’établissement de la vascularisation villositaire est décrit en deux phases : la

vasculogenèse et l’angiogenèse. La vasculogenèse est le processus par lequel des

nouveaux vaisseaux sanguin sont formés par la différentiation et la migration des

cellules endothéliales progénitrices afin de former les capillaires. L’angiogenèse est le

processus de croissance de ces nouveaux vaisseaux sanguin à partir de vaisseaux

préexistants, qui peut être réalisé par deux mécanismes principaux : angiogenèse

ramifiée (« branching ») ou non-ramifiée (« non-branching »). Dans l’angiogenèse

ramifiée, de nouvelles branches vasculaires peuvent ainsi être créées par

bourgeonnement (« sprouting ») latéral à partir d’un vaisseau existant ou par

séparation des vaisseaux déjà formés (« intussusception ») [32,33]. Cette

intussusception est capable de créer un arrangement en parallèle des vaisseaux dans

lequel les segments de vaisseaux sont relativement courts et nombreux [34]. Dans

l’angiogenèse non-ramifiée, un allongement des segments vasculaires existants se

produit par prolifération des cellules endothéliales et/ou une intercalation des cellules

endothéliales progénitrices [34]. De nombreux facteurs de croissance ou inhibiteurs

angiogéniques sont produits par le placenta humain, comme le VEGF, le PlGF, le

fibroblast growth factor (FGF), les récepteurs de VEGF, l’inhibiteur de VEGF

comme le soluble VEGFR-1(sflt-1), etc. Les facteurs/inhibiteurs de croissance

angiogénique et l’oxygène, ainsi que l’interaction entre eux sont à l’origine de la mise

en place de la vascularisation des villosités [34].

1

Q : le débit volumétrique de flux, r(x) : rayon local de l’artère, x : distance en aval,

dp : différence de pression entre les deux extrémités, μ : viscosité du sang.

Pendant la grossesse normale, la croissance des capillaires fœtaux est bi

phasique, en comportant une phase initiale d’angiogenèse de ramification suivie par

une phase d’angiogenèse non-ramifiée. La vascularisation de la première génération

de villosités est formée par les nouveaux capillaires. La vasculogenèse commence à

partir de 21 jours après la conception [35] (Figure 9a). Les cordons de cellules

hémangioblastiques sont les premiers précurseurs de l’endothélium fœtal dans le

stroma de la villosité. Ces cellules forment des agrégats en forme de cordes de

cellules polygonales. Les espaces étroits intercellulaires entre ces cellules sont reliés

soit par des desmosomes soit par des carrefours en forme de bandes qui ressemblent à

des jonctions serrées. Ensuite, les fissures focales au centre de l’espace intercellulaire

s’élargissent et fusionnent afin de former un lumen plus large. Près de 28 jours après

la conception, les anciens cordons des cellules hémangioblastiques de la plupart des

villosités forment les lumens polygonaux, clairement définis, avec les cellules

endothéliales autour d’eux. De plus, les cellules mésenchymateuses supplémentaires

s’apposent près des tubes endothéliaux, leurs extensions sont intégrées dans le réseau

mésenchymateux et les tubes endothéliaux. Plus tard, les vaisseaux allantoïdes se

forment par vasculogenèse dans l’allantoïde [36] et se propagent vers l’embryon et le

placenta. Les capillaires villositaires fusionnent entre eux et avec les vaisseaux

allantoïdes, une connexion entre le lit placentaire et l’embryon est alors établie [31].

Du 32

ème

jour après la conception à la 25

ème

semaine après la conception, le

réseau capillaire s’établit en 3 périodes : 1) angiogenèse de ramification de 32 jours

après la conception à 25 semaines après la conception ; 2) régression du réseau

capillaire périphérique et formation des vaisseaux souches centraux de 15 à 32

semaines après la conception ; 3) formation des boucles des capillaires terminaux par

angiogenèse non-ramifiée de 25 semaines après la conception jusqu’à terme.

Au premier trimestre, le réseau capillaire primitif est formé à partir des tubes

endothéliaux par élongation du tube préexistant et par ramification (bourgeonnement

ou intussusception). Dans la jeune génération de villosités avec petit calibre, le réseau

capillaire est peu développé car l’angiogenèse de ramification est moins fréquente

(Figure 9 b,c). Avec l’avancement de la gestation et l’augmentation du diamètre des

villosités, l’angiogenèse de ramification est stimulée, les boucles capillaires

modérément ramifiées sont transformées en réseau dense qui est situé juste

au-dessous de la surface des villosités (Figure 9 d,e).

Dans le troisième mois de grossesse, certains tubes endothéliaux situés au

centre des villosités intermédiaires immatures atteignent 100μm de diamètre ou plus.

En quelques semaines, les précurseurs des artères et veines villositaires sont établis.

Ce type de villosité est la villosité souche.

Dans la deuxième moitié de la grossesse, les capillaires superficiels

sous-trophoblastiques se transforment en un réseau capillaire raréfié et paravasculaire. En

tandem avec l’expansion de la fibrose villositaire dans les villosités souches, et la

transformation des capillaires centraux en artères et veines, le réseau capillaire

superficiel régresse progressivement. A terme, très peu de capillaires paravasculaires

sont présents dans les grandes villosités souches. A l’inverse, dans les régions

périphériques, les nouveaux réseaux capillaires sont formés à partir des villosités

intérmédiaires immatures et mésenchymateuses. De cette façon, l’arbre villositaire et

son réseau vasculaire continuent à se développer à la périphérie.

De 25 semaines après la conception à terme, les villosités intermédiaires

matures se développent par angiogenèse non-ramifiée. Les villosités intermédiaires

matures sont élancées (80-120µm de diamètre), allongées (>1000µm de long)

contenant une ou deux boucles de capillaires mal ramifiés. La vitesse de croissance de

ces capillaires est supérieure à celle des villosités, ce qui entraîne l’enroulement des

capillaires. Les capillaires bouclés bombent vers la surface trophoblastique et

contribuent à la formation des villosités terminales (Figure 9 f,g).

Figure 9. Différentes étapes de la vasculogenèse et de l’angiogenèse. Démonstration avec moulages vasculaires foeto-placentaires (à gauche) et coupes immunohistochimiques marquées par anti-CD34 (a,c,e,g). Grossissement : (a)×330, (b)×500, (c,e,g)×180, (d)×400, (f)×700. D’après Kaufmann et

21 jour après la conception: premier vasculogenèse in situ

6ème semaine après la conception: angiogenèse ramifiée modérée

18ème semaine après la conception: angiogenèse ramifiée excessive

Chaque villosité terminale est alimentée par une ou deux bobines de

capillaires et couverte par une couche de trophoblaste extrêmement fine (<2µm) qui

contribue aux membranes vasculosyncytiales. Ce sont les sites principaux d’échanges

de gaz entre la mère et le fœtus. Normalement, les boucles des capillaires de 5 à 10

villosités terminales sont connectées les unes aux autres en série par les capillaires

allongés dans les villosités intermédiaires matures centrales. Les capillaires terminaux

se dilatent de manière focale afin de former les grandes sinusoïdes de plus de 40µm

de diamètre (Figure 10)

Figure 10. Un groupe de branches villositaires terminales à partir de villosités intermédiaires centrales matures (reconstruction à partir de séries de sections tissulaires). Les capillaires terminaux forment des boucles complexes. D’après Kaufmann 2004 [31].

Le système vasculaire des villosités est un système à faible pression, les

artères et veines ont une média mince et les vasa vasorum sont souvent absents, sauf

pour quelques capillaires paravasculaires résiduels [37]. Les capillaires périphériques

dans les villosités terminales ne sont pas représentés comme un réseau richement

ramifié mais plutôt composé par un grand nombre de boucles de capillaires allongés

(>4000µm), enroulés et modérément ramifiés [38]. En l’absence de système nerveux

autonome placentaire, le contrôle vasomoteur de la circulation fœtale est régulé par

libération de facteurs, tel que angiotensine II, thromboxane (TX) et endothéline [39].

Les artères musculaires dans les villosités souches semblent être les principales

responsables des résistances des vaisseaux placentaires [40].

Dans le document Quantification de la vascularisation de l'unité utéro-placentaire par Doppler 3D : évaluation clinique et expérimentale (Page 44-48)