CHAPITRE 1 : INTRODUCTION BIBLIOGRAPHIQUE
A. FONCTIONS ENDOTHELIALES ET ATHEROGENESE
3. EXPLORATION NON-FONCTIONNELLE DE L’ENDOTHELIUM
3.1. Endothélium, rôle fondamental dans l’homéostasie vasculaire
En réponse à des dérégulations métaboliques et à des lésions vasculaires, l’activation de voies de signalisation et d’interactions cellulaires impliquant, principalement les cellules endothéliales et les leucocytes, favorise une adaptation rapide à ces situations d’agression et permet un maintien de l’homéostasie vasculaire. Par des cascades de synthèse, de sécrétion et d’activation de facteurs autocrines et paracrines, les cellules endothéliales sont au centre du contrôle de la réponse inflammatoire. En effet, l’endothélium joue un rôle fondamental dans des mécanismes de contrôle du tonus vasculaire, de l’hémostase, de la croissance cellulaire, de la perméabilité vasculaire et des interactions entre les cellules sanguines et la paroi vasculaire (Michiels 2003; Landmesser et al. 2004). La nature, l’intensité et la durée des stimulations déterminent les types de médiateurs libérés et les voies de signalisation activées.
3.1.1. Stimuli métaboliques ou infectieux et voies de signalisation inflammatoire
Classiquement, l’inflammation est décrite comme une réponse aiguë de forte intensité à des lésions tissulaires ou à une infection, induisant une dégradation de l’agent pathogène et une réparation tissulaire, et caractérisée symptomatiquement par un gonflement, une rougeur,
une douleur et une chaleur. Cette réponse inflammatoire infectieuse aiguë dite de l’immunité innée, est généralement organisée en quatre phases : la reconnaissance infectieuse, le recrutement cellulaire, l’élimination de l’agent pathogène et le retour à l’homéostasie (Barton 2008; Medzhitov 2008). Des récepteurs hautement conservés dits de l’immunité innée sont capables de reconnaitre des motifs moléculaires associés aux pathogènes (ou PAMP). Les Toll-like récepteurs (TLR) consituent la famille de récepteurs membranaires de l’immunité innée la mieux caractérisée, et, à ce jour, 10 membres de TLR sont connus et diffèrent par le type de motifs reconnus. Ainsi, la stimulation des TLR induit une activation de facteurs de transcription impliqués dans l’expression de cytokines et autres médiateurs proinflammatoires (Fig.25), ce qui permet un recrutement local de leucocytes au niveau de l’endothélium (Akira
et al. 2001; Akira et Takeda 2004). Ainsi, la liaison de multiples PAMP, et notamment le
LPS, au TLR4 via une cascade de signalisation entraine l’activation des facteurs de transcription NF-κB et IRF-3 et l’expression de médiateurs pro-inflammatoires (tels IL-6, 8, 1, MCP-1) et des molécules d’adhésions tels VCAM-1, ICAM-1, sélectine-E (Akira et al. 2001; Li et Sun 2007).
Récemment, il a été montré que les TLR reconnaissaient également un certain nombre de stimuli métaboliques comme les LDL oxydés, les acides gras libres mais aussi l’hypoxie et le stress oxydant (Shi et al. 2006; Barton 2008). Bien que partageant les mêmes voies de signalisation, la réponse inflammatoire induite par ces stimuli métaboliques est une réponse graduée, de faible intensité, qui correspond plutôt à une situation intermédiaire entre l’état basal et une réponse inflammatoire classique : on parle d’inflammation à bas bruit ou de para- inflammation (Fig.26). Il est important de noter qu’indépendamment de la voie des TLR, ces stimuli métaboliques peuvent activer directement les cellules inflammatoires (activation plaquettaire, activation leucocytaire, activation du complément) et que d’autres récepteurs et enzymes intracellulaires peuvent intervenir dans la signalisation inflammatoire (Szmitko et al. 2003b). Ces cascades de signalisation ont été majoritairement isolées en se fondant sur des résultats tirés d’études in vitro. La hiérarchie, les interactions et la régulation de ces voies de signalisation in vivo restent encore largement méconnus (Medzhitov 2008).
3.1.2. Dysfonction endothéliale et activation endothéliale
L’inflammation à bas bruit (Fig.26) est caractérisée par une activation de plusieurs voies de signalisation inflammatoires et une production anormale de médiateurs pro- inflammatoires, synthétisés et sécrétés notamment par l’endothélium. En fonction de la réponse inflammatoire induite, l’endothélium est capable d’adapter progressivement une synthèse et une sécrétion de médiateurs pro-inflammatoires et/ou anti-inflammatoires, des facteurs vasodilatateurs et/ou vasoconstrictants, des molécules matricielles, des facteurs pro- coagulants et anti-thrombotiques, des facteurs de croissance (Constans et Conri 2006). Cette réponse de l’endothélium favorise ainsi le rétablissement de l’homéostasie vasculaire. La dysfonction endothéliale est caractérisée par une altération de la réactivité vasculaire et un état pro-inflammatoire et pro-thrombotique. Cette dysfonction ou dérégulation aiguë de l’équilibre homéostasique prédispose la paroi vasculaire à l’activation de l’endothélium (Fig.27), phénotype endothélial caractérisé par de l’adhésion leucocytaire, l’activation plaquettaire, de la vasoconstriction et des mécanismes de thrombose et de coagulation (Szmitko et al. 2003a; Zhang 2008). Plusieurs points de régulation permettent une dissipation cette activation endothéliale et un retour à un « état basal » (Nathan 2002). Cependant lorsque les stimuli inflammatoires ou métaboliques perdurent ou sont imposés de façon répétée, comme par exemple lors du développement de l’obésité ou du diabète de type 2, on observe une inflammation à bas bruit chronique qui contribue à la progression du processus athérosclérotique (Van Gaal et al. 2006). Ainsi, la dysfonction endothéliale est considérée comme l’étape la plus précoce de l’athérogenèse, participant à l’initiation et au développement de la plaque athérosclérotique et précédant les premières manifestations cliniques athérothrombotiques (Sattar 2004; Grover-Paez et Zavalza-Gomez 2009). Aussi, une évaluation fiable de marqueurs systémiques de la dysfonction endothéliale a-t-elle une utilité clinique.
3.2. Principaux marqueurs inflammatoires associés à de la dysfonction
endothéliale
Des concentrations plus élevées en un grand nombre de marqueurs circulants de l’inflammation, tels, des molécules d’adhésions (ICAM-1, VCAM-1, sélectine-E) et des
médiateurs pro-inflammatoires et pro-thrombotiques (IL-6, PAI-1, IL1B, IL-8, TNF-α, le facteur de von willebrand et la thrombomoduline ) ont été observées chez des sujets atteints de maladies athérothrombotiques et chez des sujets à risque cardiovasculaire, par rapport à des sujets sains (Constans et Conri 2006). L’inflammation a émergé comme un phénomène central dans l’initiation, la progression et le développement de l’athérosclérose.
De nombreuses études prospectives ont démontré que les concentrations plasmatiques en protéine C-réactive ultrasensible (hsCRP), marqueur de l’inflammation à bas bruit, avait une forte valeur pronostique quant à la survenue de pathologies cardiovasculaires (Ridker 2007; Devaraj et al. 2009). Ainsi, indépendamment des facteurs de risque classique cardiovasculaire, une gradation de la survenue d’évènements athérothrombotiques (Fig.28) a été observée en fonction des concentrations en hsCRP plasmatique, chez des sujets à risque ou atteints de pathologies cardiovasculaires (Ridker et al. 2002; Ridker et al. 2004). L’augmentation de la hsCRP plasmatique est donc considérée comme un biomarqueur indépendant de risque cardiovasculaire. De manière intéressante, une étude chez des sujets atteints de maladies coronariennes a rapporté que des concentrations élevées en hsCRP étaient étroitement associées à des altérations de la FMD, et qu’un traitement anti-inflammatoire induisant une normalisation des concentrations en hsCRP induisait une normalisation de la FMD (Verma et al. 2002; Devaraj et al. 2003). En effet, cette protéine de phase aiguë, très associée à l’expression d’IL-6, une cytokine pro-inflammatoire, semble participer à la dysfonction endothéliale, en modulant également la sécrétion et la synthèse endothéliale (Fig.29) de PAI-1 (marqueur pro-thrombotique), d’endothéline-1 (facteur vasoconstrictant) ainsi que d’eNOS (Szmitko et al. 2003a). Cependant, bien que liés étroitement à la dysfonction endothéliale, la plupart de ces marqueurs ne sont pas spécifiquement synthétisés par l’endothélium. La CRP est synthétisée par le foie, et un certain nombre de cytokines pro- inflammatoires (IL-6, IL-1B, MCP-1) et facteurs pro-thrombotiques (PAI-1) sont synthétisés et sécrétés non seulement par les leucocytes mais aussi par le tissu adipeux. Il est important de souligner que ces marqueurs circulants ne sont pas strictement des marqueurs de la dysfonction endothéliale mais reflètent plutôt des variations de l’état inflammatoire associé à de la dysfonction endothéliale.
Ainsi le terme de dysfonction endothéliale rend compte d’une combinaison de dérégulations de voies de signalisation complexes, impliquant des interactions étroites entre la paroi vasculaire et les cellules sanguines circulantes, le tissu adipeux et le tissu hépatique. Afin de dégager clairement les voies de signalisation et les mécanismes impliqués dans la
physiopathologie de l’athérosclérose, il convient d’intégrer ces différents marqueurs directs et indirects dans des modèles d’induction de dysfonction endothéliale.