La fermeture anatomique

D’u e a t e o vo a t % du flu sa gui total pe da t la vie fœtale, le DA va deve i une structure close de manière permanente, le ligamentum arteriosum. Les remodelages vont donc être importants. Le terme de fermeture anatomique regroupe ces processus de remodelage qui se déroulent avant et après la naissance.

La description des remodelages anténataux peut être différente en fonction des espèces, notamment en fonction de leur taille (Bergwerff et al., 1999). De a i e g ale, l’ tape i po ta te est la fo atio d’u oussi i ti al « intimal cushion ») caractérisé par (1) l’ paississe e t de la gio sous-endothéliale (SE) par dépôt de matrice extracellulaire, (2) le désassemblage de la lame élastique interne (IEL) et la perte des fibres élastiques dans la media et (3) la migration dans la région SE de VSMC en provenance de la media. Les remodelages postnataux mènent à la transformation en ligament, notamment par de la fibrose (Yokoyama et al., 2010a).

a. Epaississement de la région sous-endothéliale

Cet épaississement est décrit comme étant indispensable à la fermeture fonctionnelle. Cependant, il est variable en importance en fonction des espèces. Chez les mammifères tels que l’ho e, le mouton ou le hie , l’ paississe e t est t s i po ta t et o e e tôt da s la période de gestation. Au contraire, chez les petits animaux, il peut être beaucoup moins évident à t ouve . Chez la sou is, l’ tude histologi ue du DA ne décrit pas cet épaississement (Tada and Kishimoto, 1990). Il faut ote ue l’ paississe e t de l’i ti a est souve t peu p se t hez les patients présentant un PDA et dans les modèles animaux de cette pathologie (Gittenberger-de Groot et al., 1980) (Gittenberger-de Groot et al., 1985). Cela souligne l’i po ta e de e p o essus da s la physiologie de fermeture du DA.

Comme décrit plus haut, PGE2 est un puissant vasodilatateur par son action sur le récepteur EP . La liaiso e t ai e l’aug e tatio toplas i ue de AMP, e ui i hi e e aval la MLCK et in fine conduit à la relaxation du DA (Figure 38). Mais de manière paradoxale, les souris Ep4-KO présentent un PDA et meurent rapidement après la naissance (Nguyen et al., 1997) (Segi et al., 1998). C’est gale e t le as des sou is Cox2-KO (Loftin et al., 2001) (Loftin et al., 2002). Ce paradoxe a t solu e pa le g oupe d’Ishika a (Yokoyama et al., 2006). Les auteurs montrent que la signalisation PGE2-EP4 possède un autre rôle que celui de vasodilater. Cette signalisation conduit à une augmentatio de l’e p essio de l’A‘N de la Has2 (hyaluronic acid synthase 2) et à une

augmentation du dépôt d’a ide h alu o i ue HA da s le DA. L’a u ulatio de HA da s la région sous-endothéliale constitue un signal pour la migration des VSMC dans cet espace, ce qui participe à l’épaississement sous-endothélial (Figure 38). La signalisation PGE2-EP4 possède donc 2 rôles esse tiels da s la ph siologie du DA, à savoi , la vasodilatatio et l’ paississe e t.

Figure 38 Les 2 rôles de PGE2 dans la physiologie du DA: Vasodilatation et Epaississement Schéma adapté de(Yokoyama et al., 2006).

Le g oupe d’Ishika a a également exploré plus en détail la voie de signalisation PGE2-EP4-AC-

cAMP-PKA (Adénylate Cyclase - AMP cyclique – Protéine Kinase A). Ils ont notamment cherché à savoi uelle isofo e d’AC, pa i les d ites, tait i pli u e da s ette as ade. Il ressort de leur tude ue l’AC et l’AC so t dava tage e p i es da s le DA ue da s l’ao te. L’AC est i dispe sa le à l’IT aus pa l’aug e tatio de p odu tio de HA i duit pa PGE2 (Yokoyama et al.,

2010b). Ce groupe a également étudié la voie de signalisation PGE2-EP4-AC-cAMP-EPAC. L’EPAC est

u e p ot i e a tiv e pa l’ AMP, ’est u e « guanine nucleotide exchange protein » qui régule l’a tivit des petites protéines G, dont il existe 2 isoformes. Elles sont toutes les 2 surexprimées pendant la période périnatale, mais seule EPAC1 est i pli u e da s l’IT e favo isa t la ig atio des VSMC, sans pour autant augmenter la production de HA. Plus précisémen t EPAC1 améliore l’o ga isatio des fi es de st ess d’a ti e et aug e te les adh sio s fo ales des VSMC du DA (Yokoyama et al., 2008). En définitive, la production de HA et la migration des VSMC induites par PGE2suive t des voies diff e tes à pa ti de l’ AMP.

Bien que les données su le ôle de EP da s la p odu tio d’HA et da s la ig atio des VSMC soient convaincantes, des points restent sujets à discussion. Les auteurs décrivent in vivo le ôle de EP /HAS /HA da s la fo atio de oussi i ti al e s’appu a t notamment sur des données murines. Or, il est décrit que les souris ne forment pas de coussin intimal comme cela est décrit pour des espèces plus grandes. Chez la souris, un épaississement est difficilement discernable du hevau he e t des ellules e doth liales ui s’op e au o e t de la vaso o st i tio lo s ue le diamètre du lumen se réduit (Stoller et al., 2012). Par ailleurs, en fin de gestation, la couche de cellules endothéliales du DA présente une surface irrégulière, avec des protrusions de CE et des CE ui s’a o disse t et se détachent de la membrane basale (Agren et al., 2008). Cette modification de l’e doth liu peut aussi t e e visag e o e u paississe e t.

Figure 39 Evolutio de l’e doth liu du DA e fi de d veloppe e t e o ai e.

Mi os opie le t o i ue à ala age de l’e doth liu du DA de poulet, ôt pul o ai e. O ote ue les EC prennent une forme cuboïdale et forment des protrusio s à l’i t ieu du lu e . La du e d’i u atio des

e o s de poulet est de jou s. Ba e d’ helle: µ . (Agren et al., 2008).

En parallèle de la production de HA, les VSMC du DA produiraient 2 fois plus de fibronectine ue l’ao te (Rabinovitch, 1996). Cette production de fibronectine semble être un processus i po ta t da s l’ paississe e t de l’i ti a. E effet, le lo age de la p odu tio de fi o e ti e e p he l’ paississe e t et est in fine espo sa le d’u PDA hez le outo (Mason et al., 1999). Pa ailleu s, le TGFβ et le NO i duise t la p odu tio de MEC, et e pa ti ulie elle de HA et de fibronectine (Rabinovitch, 1996).

b. Désassemblage de l’IEL et perte des fibres élastique dans la media.

La fragmentation de la lame élastique interne et la présence de fibres élastiques disparates sont décrites pour être des caractéristiques importantes du remodelage du DA. La diminution de l’ lastog se au ou s de la p iode p i atale oï ide ave l’aug e tatio de la ig atio et de la prolifération des VSMC. Au contraire, en cas de PDA, la lame élastique interne reste intacte et les VSMC ig e t fai le e t da s l’i ti a (de Reeder et al., 1990) (Slomp et al., 1992) (Hinek et al., 1991). A tit e d’e e ple, la sou he de at B o No a , ui est tou h e pa des tau i po ta ts de PDA, p se te u e ua tit i po ta te de fi es lasti ues da s l’intima et trop peu dans la média (Bokenkamp et al., 2006). Cette dist i utio a o ale de l’ lastine suggère que des dérégulations du

ta olis e de l’ lasti e peuve t t e à l’o igi e de PDA. c. Migration et prolifération des VSMC

L’ paississe e t de la gio sous e doth liale et la f ag e tatio de la la e lasti ue interne vont créer un environnement favorable à la migration de VSMC. Encore faut-il pour cela que ces cellules modifient leur phénotype et acquièrent des capacités migratoires.

Les VSMC gardent au cours de leur vie la possibilité de varier de phénotype en fonction de différents stimuli. Cette plasti it leu pe et de flu tue d’u ph ot pe o t a tile à u ph ot pe s th ti ue. Les VSMC o t a tiles e p i e t, o e leu o l’i di ue, des p ot i es o t a tiles pe etta t d’ ta li et de ai te i leu s st u tu es ofila e teuses. Parmi ces protéines o t a tiles, o et ouve SM α, SMA et SMMHC. Au o t ai e, les VSMC s th ti ues p oduise t des composants de la MEC au détriment des protéines contractiles. Elles possèdent également des taux de migration et de prolifération plus importants (Yoshida and Owens, 2005).

La physiologie du DA met en jeu les 2 phénotypes, sans que leur proportions respectives soit connues. La nécessité du phénotype contractile semble évidente puisque le DA doit se contracter à la naissance et le rester le temps que la fermeture anatomique soit définitive. Le phénotype synthétique est lui aussi indispensable à la migration des VSMC. La transformation ultérieure en

liga e t essite gale e t la p odu tio de MEC, do t o peut pe se u’elle soit e pa tie produite par les VSMC.

d. Le remodelage en ligament

Le processus de remodelage en ligament est peu documenté . Une étude histologique de la fermeture du DA a été réalisée chez la souris entre E15 et 4 mois après la naissance (Tada and Kishimoto, 1990). T ois heu es ap s la aissa e, alo s ue le DA est fe , les ellules à l’i t ieu de la lame élastique interne sont rondes ou cuboïdales et arrangées de manière dense et compacte (Tada and Kishimoto, 1990). Ces ellules ’e p i e t pas toutes les es p ot i es h ap s la naissance : celles qui bordent la lame élastique interne expriment CD31 et la VE-cadhérine et représente t do les a ie es CE, ta dis ue elles du e t e de l’a ie lu e ’e p i e t pas ces marqueurs endothéliaux (Echtler et al., 2010).

Des cellules situ es à l’i t ieu de la la e lasti ue i te e ai si ue des VSMC à l’e t ieu so t e p olif atio . La p olif atio des ellules à l’i t ieu de l’a ie lu e se le t e importante puis ue la p se e d’u PDA peut t e associée à réduction du nombre de cellules à l’i t ieu de la la e lasti ue i te e (Echtler et al., 2010). Ces phénomènes de prolifération sont retrouvés chez le porc, mais pas dans les même zones du DA. Entre la naissance et 1 jour, de la p olif atio est ot e da s l’adve ti e et la pa tie e te e de la dia, ta dis u’à jou s, des cellules en prolifération sont retrouvées dans tout le DA (Tananari et al., 2000).

A partir de 3 jours, chez la souris, les ellules à l’i t ieu de la la e lasti ue i te e se disso ie t les u es des aut es ta dis ue des d pôts de MEC s’effe tue t. Des dépôts de collagène sont retrouvés 3 semaines après la naissance, en parallèle de la formation de nouvelles fibres élastiques da s l’i ti a. Le o e de ellules di i ue p og essive e t et l’a ie DA devie t plus fin (Tada and Kishimoto, 1990). U jou ap s la aissa e, hez le po , l’apoptose tou he l’e se le du DA fe puis elle se est ei t à la zo e de l’i ti a et de la pa tie i te e de la média 3 jours après la naissance (Tananari et al., 2000).

Les aspects de prolifération ont été mis en évidence par le groupe de Clyman comme étant u e o s ue e de l’i du tio du VEGF suite à l’h po ie aus e pa la fe etu e du DA. Ce groupe utilise des mammifères de grande taille et montre que l’i du tio du VEGF favo ise la p olif atio

oi ti ale et l’a gioge se dans les vasa vasorum (Clyman et al., 2002).

Les BMP ’o t ja ais t i pli u es da s la fe etu e du DA. Pa o t e l’i pli atio de TGFβ da s la ph siologie du DA est do u e t e, e utilisa t le outo o e od le. La p odu tio de TGFβ, ui se ait dava tage p se t da s le DA ue da s l’ao te, augmenterait au moment de la mise- as et au ou s des jou s suiva ts. Le TGFβ i hi e ait la migration des VSMC du DA tout en favorisant la production de MEC par les CE (Boudreau et al., 1992) (Tannenbaum et al., 1996) (Tannenbaum et al., 1995). Ces travaux sont peu repris dans la littérature. Pour autant, le TGFβ est i pli u da s une pathologie humaine incluant des PDA : le syndrome de Loeys Dietz,