La famille des VEGF comprend six membres, que sont le VEGF-A, le PIGF, le VEGF-B, le VEGF-C, le VEGF-D et le VEGF-F. Ce sont des glycoprotéines homodimériques qui jouent un rôle critique dans la vasculogenèse2, la lymphangiogenèse3 et l’angiogenèse4 au cours du développement embryonnaire (Holmes K, Cell Signal. 2007).
Les membres de cette famille se retrouvent autour d’une structure commune, caractérisée par huit résidus cystéines espacés par un domaine VEGF homologue. Ils se distinguent par leurs propriétés biologiques et physiologiques, ainsi que leurs affinités aux récepteurs VEGFR1, VEGFR2 et VEGFR3.
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La vasculogenèse consiste en la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de précurseurs, les hémangioblastes, qui vont se différencier en cellules sanguines et en cellules endothéliales matures. Au stade embryonnaire, les vaisseaux précoces se développent par simple agrégation des hémangioblastes.
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La lymphangiogenèse correspond au processus physiologique qui aboutit à la formation de nouveaux vaisseaux lymphatiques à partir du réseau vasculaire initial.
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L’angiogenèse consiste en la formation de vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants. C’est une étape clé du développement embryonnaire, qui se produit chez l’adulte en cas de cicatrisation et pendant la croissance osseuse ; cette angiogènese a lieu plus spécifiquement chez la femme lors du cycle menstruel, du développement de la glande mammaire et de celui du placenta .
1- La famille des VEGF 1-1 Le VEGF-A
Le VEGF-A (VEGF) est un facteur de croissance majeur intervenant dans les processus de la vasculogenèse et de l’angiogenèse. Chez l’homme, le gène vegf-a est localisé sur le chromosome 6 (6p21.3) et il est constitué de 8 exons. L’expression de ce gène conduit à la synthèse de neuf isoformes (actuellement identifiés) dont la taille varie entre 121 et 206 acides aminés. Cependant, la plupart des cellules expriment préférentiellement les isoformes de 121, 165 et 189 AA ; le VEGF- 165 en est l’isoforme majoritaire.
Le VEGF appartient à la superfamille des facteurs de croissance dimériques à nœud cystéine. Le VEGF est une protéine sécrétée grâce à un peptide signal situé entre les résidus 1 et 26 (Figure 17). Les isoformes de VEGF sont sécrétéés sous forme d’homodimères liés de façon covalente. Les monomères initient leur liaison par des interactions hydrophobes, puis la stabilisent en établissant des ponts disulfures entre les résidus cystéines 51 d’une chaîne et 61 de l’autre chaîne (Potgens et al., 1994). Une fois sécrété, le VEGF pourra lier les héparanes sulfates dans la matrice extracellulaire. Cette liaison se fait au niveau des régions codées par les exons 6a, 6b et 7. Ces exons étant le siège d’épissages alternatifs qui donnent naissance aux isoformes de 121, 165 et 189 AA (cf. III-C-2-1) l’affinité à la matrice extracellulaire varie en fonction des isoformes. Par conséquent la diffusibilité de ces trois isoformes varie, l’isoforme de 121AA ne possède pas les exons 6 et 7, elle est donc la plus diffusible.
La réponse au VEGF se fait principalement par l’activation de ses récepteurs, le VEGFR1 et le VEGFR2, ainsi que par sa liaison aux neuropilines.
L’importance de ce facteur angiogénique peut aussi être illustrée par le nombre considérable d’articles parus sur le VEGF (∼ 25000 publications traitant du sujet recensées en octobre 2008). Le deuxième et troisième chapitre de cette troisième partie lui seront entièrement consacrés, ce paragraphe permet juste de le placer dans son « contexte familial ».
1-2 Le VEGF-B
Chez l’homme, le gène vegf-b est situé sur le chromosome 11 (11q13) et il est constitué de 7 exons.
Le VEGF-B ne peut pas former de dimères avec le VEGF, et son rôle in vivo, n’est pas encore bien déterminé. Il semble jouer un rôle dans la vascularisation du cœur et des muscles squelettiques, ainsi que dans le développement de la moelle, mais ne semble pas pour autant indispensable à l’angiogenèse chez l’individu adulte (Aase et al., 1999).
1-3 Le VEGF-C
Chez l’homme, le gène vegf-c est porté par le chromosome 4 (4q34.1-q34.3) et il est constitué de 6 exons. Le VEGF-C est un facteur mitogène des cellules endothéliales, impliqué dans leur survie et dans leur migration.
Le KO du gène vegf-c chez la souris montre que le VEGF-C est essentiellement nécessaire à la lymphangiogenèse (Karkkainen et al., 2004).
1-4 Le VEGF-D
Chez l’homme, le gène vegf-d est localisé sur le chromosome X (Xp22.31) et il est constitué de 7 exons.
Le VEGF-D (aussi appelé FIGF, pour c-fos induced growth factor) est une glycoprotéine sécrétée qui est structurellement identique à 80% au VEGF-C.
Le KO du gène vegf-d donne naissance à des souris viables qui ne présentent pas de troubles majeurs sur le plan de la lymphangiogenèse, contrairement au KO du gène vegf-c (Baldwin et al., 2005). Ces résultats suggèrent que le VEGF-D n’est pas indispensable à la lymphangiogenèse au cours du développement embryonnaire.
1-5 Le VEGF-E
Le VEGF-E a été découvert dans le génome des parapoxivirus qui infectent les moutons, les chèvres et occasionnellement l’homme (Lyttle et al., 1994). La genèse de souris transgéniques exprimant le VEGF-E a permis de montrer que ce facteur est capable d’induire une forte réponse angiogénique (Shibuya et al., 2003)
1-6 Le PlGF
Chez l’homme, le gène plgf (placenta growth factor) est localisé sur le chromosome 14 (14q24-q31) et il est constitué de 7 exons.
Le KO du gène plgf a permis de constater que le PlGF n’est pas indispensable à l’angiogenèse embryonnaire (Carmeliet et al., 2001). Ce KO a aussi permis de montrer un synergisme entre le PlGF et le VEGF, puisque la perte PlGF atténue la sensibilité au VEGF alors qu’une augmentation de l’expression du PlGF dans des cellules endothéliales accentue leur réponse au VEGF.
2 Les récepteurs au VEGF
Les récepteurs au VEGF ont initialement été découverts à la surface des cellules endothéliales vasculaires. Le VEGF se lie à deux récepteurs tyrosine kinase, VEGFR1 et VEGFR2. Ces récepteurs possèdent sept domaines immunoglobulines like extracellulaires, une région transmembranaire et une séquence tyrosine kinase consensus interrompue par un domaine tyrosine kinase (Holmes et al., 2007).
Le VEGFR3 est un membre de la famille de ces récepteurs, il ne lie pas le VEGF, mais fixe le VEGF-C et D. À côté de ces récepteurs, le VEGF interagit avec une autre famille de récepteurs, les neuropilines.
2-1 Le VEGFR1
Le VEGFR1, également appelé FLT-1 (pour fms-related tyrosine kinase 1) a été le premier récepteur découvert pour le VEGF. Chez l’homme, le gène flt-1 est localisé sur le chromosome 13 (13q12).
Le VEGFR1 est exprimé à la surface des cellules endothéliales et son expression est activée au cours de l’angiogenèse, ainsi qu’en réponse à l’hypoxie sous le contrôle du facteur de transcription HIF-1 (Olsson et al., 2006).
Le VEGFR1 est capable de fixer le VEGF, le VEGF-B et le PlGF. Lorsque ces ligands lient le VEGFR1, celui-ci est capable d’homo- ou d’hétérodimériser avec le VEGFR2. Il s’ensuit une activation de l’activité tyrosine kinase qui conduit à l’autophosphorylation du récepteur. Cette phosphorylation permet ensuite de recruter les protéines qui vont induire la voie de signalisation consécutive à la liaison des VEGF.
Le KO de VEGFR1 réalisé chez la souris entraîne une létalité embryonnaire précoce. L’analyse des embryons révèle que le VEGFR1 est important pour l’organisation du réseau vasculaire au cours du développement embryonnaire, alors qu’il ne semble pas intervenir dans la différenciation des cellules endothéliales (Fong et al., 1995).
2-2 Le VEGFR2
Le VEGFR2 est plus connu sous le nom de KDR (pour kinase insert domain receptor), et il est appelé FLK1 (pour fetal liver kinase 1). Chez l’homme, le gène kdr est situé sur le chromosome 4 (4q11-q12).
Le VEGFR2 est considéré comme le médiateur principal des effets mitogènes et angiogéniques du VEGF. Son importance est illustrée par le KO de son gène chez la souris, qui conduit à une létalité embryonnaire précoce, associée à un défaut de vasculogenèse, et une incapacité tant à développer des îlots sanguins qu’à organiser un réseau vasculaire (Shalaby et al., 1995). Le rôle du VEGFR2 est primordial dans l’angiogenèse au cours du développement embryonnaire et dans l’hématopoïèse5 pour constituer le pool de cellules souches hématopoïétiques.
Le VEGFR2 est capable de fixer le VEGF, ainsi que le VEGF-C et D. Comme pour le VEGFR1, la liaison de ces facteurs conduit à la dimérisation de ce récepteur. Dans ce cas, le VEGFR2 peut homodimériser ou hétérodimériser avec le VEGFR1 ou le VEGFR3 (Olsson et al., 2006), et induit une cascade de signalisation.
2-3 Le VEGFR3
Le VEGFR3, également appelé FLT4 (pour fms-related tyrosine kinase 4), est codé par le gène flt4 porté par le chromosome 5 (5q35.3).
Le VEGFR3 fixe les VEGF-C et D. Par ailleurs le KO de son gène, chez la souris, indique qu’il serait impliqué dans la mise en place du système cardiovasculaire embryonnaire (Dumont et al., 1998). Du fait qu’il fixe le VEGF-C et D, le VEGFR3 joue un rôle majeur dans la lymphangiogenèse.