Travaux publiés en premier auteur dans « The American Journal of Pathology », Septembre 2015
Objectifs :
Les cellules endothéliales possèdent une plasticité cellulaire remarquable leur permettant de moduler leur profil protéique et de se transdifférencier en cellules mésenchymateuses faisant référence au processus de transition endothélium-mésenchyme (EndoMT). En réponse à des signaux exogènes ou à un stress, les CE perdent l’expression de marqueurs caractéristiques tels que le CD31, le facteur von Willebrand (vWF), la VE-cadhérine et expriment des protéines mésenchymateuses, l’α-smooth muscle actin (α-SMA) et la smooth muscle 22 α (SM22α). Bien que l’EndoMT ait été initialement identifiée dans un contexte physiologique au cours de l’embryogenèse, il existe une accumulation de preuves cette dernière décennie permettant de relier ce phénomène avec le développement de pathologies avec une prédominance pour les fibroses. Ainsi, l’irradiation des tissus sains favorise la mise en place d’une réponse inflammatoire, dont la non-cicatrisation ou la cicatrisation pathologique des tissus peuvent conduire au développement d’une fibrose digestive radio-induite. La rectite radique chronique se développe chez 5 à 10 % des patients traités par radiothérapie pour tumeur prostatique en particulier. Parmi les mécanismes cellulaires impliqués dans cette cicatrisation pathologique, l’activation de l’endothélium vasculaire joue un rôle prépondérant dans l’initiation et la perduration du processus fibrotique. De récents travaux ont permis de mettre en évidence l’existence de l’EndoMT dans un contexte de maladies inflammatoires chroniques du tube digestif chez des patients atteints de maladie de Crohn et de Rectocolite hémorragique. Cependant, aucune étude n’a à ce jour révélé si l’EndoMT pouvait prendre part au développement de la fibrose intestinale radio-induite.
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Résultats :
L’irradiation de CE microvasculaires intestinales humaines (HIMECs) nous a permis de mettre en évidence le processus d’EndoMT 7 jours après une exposition à 10 Gy. Ce changement phénotypique est caractérisé par une activation endothéliale via la réorganisation du cytosquelette et des fibres d’actine (fibres de stress) après irradiation. Au niveau moléculaire, l’analyse de l’expression de 46 gènes a révélé une diminution globale des marqueurs endothéliaux (vWF, VE-cadhérine) et une augmentation de l’expression de marqueurs mésenchymateux dont l’α-SMA et la SM22α. L’analyse de l’expression protéique de ces marqueurs par immunofluorescence a révélé que certaines cellules présentaient une réduction du marquage vWF et une augmentation concomitante de l’immunoréactivité de l’α-SMA après une exposition à 10 Gy. Chez l’homme, des co-marquages vWF/α-l’α-SMA effectués sur des coupes de rectum de patients 5 à 7 semaines après radiothérapie, ont mis en évidence la présence de cellules double-positives au sein des vaisseaux. L’établissement d’un score lésionnel a permis de révéler que l’EndoMT était présente dans les tissus les plus lésés associée avec un important infiltrat inflammatoire. In vivo, l’identification de l’EndoMT s’est basée sur l’utilisation d’un modèle préclinique de rectite radique chez des souris Tie2-GFP, dans lequel le gène reporteur de la protéine fluorescente verte (GFP) est exprimé sous le contrôle du promoteur endothélial Tie2. Les résultats obtenus à l’aide de ce modèle ont montré la présence de l’EndoMT dès 7 jours après une irradiation colorectale à une dose unique de 27 Gy. Nos résultats ont révélé que la fréquence de ce phénomène est maximale 14 jours après exposition. Ces observations sont soutenues par une augmentation de l’immunoréactivité de l’α-SMA observée dès 14 jours avec une persistance accrue jusqu’à 14 semaines après l’irradiation des animaux. Au niveau moléculaire, nous avons pu noter une augmentation de la phosphorylation de Smad 2/3 au sein des tissus lésés correspondant à une activation de la voie TGF-β, voie bien connue pour prendre part à l’initiation de l’EndoMT dans de nombreux contextes pathologiques.
Conclusions :
Cette étude démontre que l’irradiation induit un changement phénotypique des HIMECs vers l’acquisition d’un phénotype mésenchymateux-like, empreinte caractéristique du processus d’EndoMT. In vitro, la caractérisation de l’EndoMT radio-induite a permis de montrer une diminution de l’expression génique et protéique du vWF et l’acquisition de l’expression de
Article 1 : Implication de l’EndoMT dans la rectite radique
131 l’α-SMA et de la SM22α 7 jours après une irradiation de 10 Gy. Ces travaux révèlent pour la première fois l’existence de l’EndoMT chez l’homme après traitement par radiothérapie. In vivo, l’utilisation du modèle de souris Tie2-GFP a permis d’identifier l’EndoMT dans les vaisseaux muqueux et sous-muqueux dans un modèle préclinique de rectite radique. L’ensemble de ces résultats valide donc notre hypothèse de départ quant au possible rôle de l’EndoMT dans l’initiation et le développement de la fibrose fréquemment observée dans un contexte de rectite radique chez l’homme après radiothérapie pelvienne.
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Mucosa
Normal : 0
Moderately abnormal with slight inflammation : 1 Markedly abnormal with strong inflammation: 2
Severely abnormal with severe inflammation and loss of epithelium (ulceration): 3
Muscularis Mucosa Normal: 0 Markedly abnormal with slight matrix deposition and/or slight dystrophy: 1
Severely abnormal with strong matrix deposition and/or severe dystrophy: 2
Submucosa
Normal: 0
Moderately abnormal with inflammation: 1 Moderately abnormal with oedema: 2
Markedly abnormal with slight matrix deposition: 3 Severely abnormal with fibrosis: 3
Submucosal vessels
Normal: 0
Markedly abnormal with slight matrix deposition and/or slight dystrophy: 1 Severely abnormal with strong matrix deposition and/or severe dystrophy: 2
Muscularis Propria Normal: 0 Markedly abnormal with slight matrix deposition and/or dystrophy: 1
Severely abnormal with strong matrix deposition and/or dystrophy: 2
Mesentery Normal: 0 Markedly abnormal with slight matrix deposition: 1
Severely abnormal with fibrosis: 2
Mesenteric vessels Normal: 0 Markedly abnormal with slight matrix deposition and/or slight dystrophy: 1
Severely abnormal with strong matrix deposition and/or severe dystrophy: 2
Serosa Normal: 0 Markedly abnormal with slight matrix deposition: 1
Severely abnormal with fibrosis: 2
Supplemental Table 1: Semiquantitative Histopathological Scoring System.
Histopathological scoring of radiation injury in each compartment (mucosa, muscularis mucosa, submucosa, muscularis propria, serosa and mesentery, as well as submucosal and mesenteric vessels) was assessed independently by two authors in a blinded manner. The individual abnormalities were assessed as normal (score = 0) or abnormal, graded according to severity (0 to 2 or 0 to 3). Finally, for every slide, the sum of the scores for each parameter in all compartments (the retrieved sum to 100) constitutes the radiation injury score.
Article n°2 : Rôle de Hey2 dans le développement de la rectite radique
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Article 2 : La délétion conditionnelle du gène Hey2 dans l’endothélium modère la