Formation de la lumière vasculaire et des tubules

L’étape de la formation de la lumière vasculaire et des tubules commence par la programmation génétique des cellules endothéliales (Figure 6 étape 8). In vivo, la cellule endothéliale est capable d’activer un programme génétique en réponse aux signaux environnementaux, favorisant l’expression d’un phénotype différentié (Mariotti & Maier, 2006). La programmation génétique des cellules endothéliales est associée à une augmentation des transcrits encodant la fibronectine, le récepteur EDG-1 (Endothelial

Differentiation Gene-1), Jagged (ligand du récepteur Notch), et EDF-1 (Endothelial Differentiation related Factor-1), une protéine liant la calmoduline qui agit aussi comme un

co-activateur de la transcription (Mariotti & Maier, 2006). Une fois le programme génétique activé, les cellules endothéliales s’alignent, s’organisent, forment des tiges et des structures semblables aux capillaires (Mariotti & Maier, 2006).

De plus, pour qu’il puisse y avoir formation de la lumière vasculaire, il doit y avoir polarisation des cellules endothéliales et réarrangement des jonctions cellulaires. Les cellules endothéliales doivent établir une surface apicale, l’endroit où la lumière se développe. La surface basale ou basolatérale permet l’interaction du vaisseau sanguin en développement avec la matrice extracellulaire et les cellules murales (Zeeb, Strilic, & Lammert, 2010). Trois types de signalisation peuvent être impliquées dans la polarisation cellulaire incluant l’interaction cellule-cellule, les signaux extracellulaires et les signaux de liaison avec la matrice extracellulaire (Zeeb, et al., 2010). La principale molécule impliquée dans la polarisation cellulaire est VE-cadhérine. Au début de la formation de la lumière vasculaire, cette molécule d’adhésion se retrouve sur toute la surface de contact entre deux cellules. Par la suite, VE-cadhérine se retrouve à des positions latérales voisines des cellules endothéliales, sur le côté apical ou celui de la lumière des membranes plasmatiques (Zeeb, et al., 2010). PECAM est aussi une molécule d’adhésion importante durant les premiers stades de la formation du vaisseau. Il est un régulateur de la perméabilité vasculaire et contribue au maintien de l’intégrité de la barrière endothéliale. Le nouveau vaisseau sanguin exprime et distribue PECAM aux sites de contacts cellule-cellule pour augmenter les connexions physiques et réduire la perméabilité (Mariotti & Maier, 2006). Les contacts cellule-cellule doivent être reconstruits pour maintenir une connexion physique entre les cellules endothéliales et pour promouvoir leur organisation lors de la formation de la lumière (Mariotti & Maier, 2006).

La formation de la lumière durant l’angiogenèse est liée spécifiquement à l’endothélium (Figure 6 étape 8). C’est la capacité des cellules endothéliales de se programmer génétiquement pour créer des compartiments qui permettent au flot sanguin de la vasculature préexistante de rejoindre la néovasculature (Figure 6 étape 9). Sans le nouveau réseau capillaire, la vasculature ne pourrait effectuer sa fonction centrale de transport d’oxygène et de nutriments aux tissus normaux ou pathologiques (Ucuzian, et al., 2010). Plusieurs mécanismes de formation de la lumière ont été suggérés. Le premier est la vacuolisation intracellulaire ou canalisation intracellulaire (Figure 7a). Ce mécanisme a été

étudié dans le zebrafish. La formation de la lumière serait induite par la fusion de vésicules intracellulaires dans une seule cellule endothéliale. Ces vésicules naîtraient par pinocytose et se fusionneraient avec d’autres vésicules dans le cytoplasme en formant de larges vacuoles intracellulaires (Zeeb, et al., 2010). Le deuxième mécanisme a été étudié dans l’aorte de souris en développement et un mécanisme moléculaire a été proposé (Figure 7b) (Strilic, et al., 2009). VEGF-A induirait un changement dans la morphologie des cellules endothéliales polarisées pour entraîner la formation de la lumière extracellulaire. VEGF-A se lie à son récepteur VEGFR2 qui active ROCK-1 et -2 (Rho-associated Kinase). ROCK est important pour le réarrangement du cytosquelette de la cellule par F-actine (Zeeb, et al., 2010). Les forces générées par le réarrangement du cytosquelette induisent des changements dans la morphologie de la cellule, ce qui ouvrirait une lumière vasculaire extracellulaire entre des cellules endothéliales en séparant les surfaces apicales des cellules. Le troisième mécanisme implique l’intégrine 21 (Figure 7c). La signalisation en aval de l’intégrine 21 serait important pour la formation de la lumière dans les artères de souris (Zovein, et al., 2010). Cette intégrine permet la distribution de VE-cadhérine et la distribution et l’expression de Par3. Le complexe Par3 (Par3, Par6 et aPKC (Atypical

Protein Kinase C)) favorise la polarisation de la cellule. De plus, l’intégrine 21 diminue

l’expression de Rab7, une protéine des endosomes qui inhibe l’exocytose des vésicules. L’intégrine 21 influence donc la polarisation de la cellule, la formation de la lumière et le trafic des vésicules dans les artères. Un nouveau mécanisme a été identifié dans le développement des veines cardinales du zebrafish (Figure 7d) (Herbert, et al., 2009). La formation de ce type de vaisseau a été nommée selective sprouting. Cela consiste en une cellule de la veine qui migre ventralement à l’aorte dorsale pour entourer les érythrocytes. La migration de cette cellule endothéliale serait induite par le VEGF-C/VEGFR3 via l’induction de PI3K (PhosphoInositide 3-Kinase) et l’expression d’EphB4 (EphrinB4). Les cellules sont retenues dans l’aorte dorsale par VEGF-A/VEGFR2 via l’induction de PLC (Phospholipase C gamma) et l’expression d’EphB2. Ces mécanismes de formation de la lumière semblent exister dans différents lits vasculaires, mais les réarrangements des

jonctions, la polarisation de la cellule et le changement de la morphologie de la cellule par le cytosquelette sont cruciaux pour la formation de la lumière vasculaire dans la plupart des situations (Zeeb, et al., 2010).

Figure 7. Les différents modèles expliquant la formation de la lumière vasculaire. A) Le modèle de vacuolisation intracellulaire qui consiste en la fusion intracellulaire de vésicules dans une seule cellule endothéliale. B) Le modèle de la signalisation de VEGF-A par son

récepteur VEGFR2. C) Le modèle de la signalisation de l’intégrine 21. D) Le modèle de

selective sprouting qui consiste en une cellule de la veine qui migre ventralement vers l’aorte dorsale (DA) pour entourer les érythrocytes. Figure tirée de (Zeeb, et al., 2010).