La valve aortique (VA): Anatomie et structure

1.5.1 Définition de la VA

Le cœur humain est formé de quatre principales valves qui régulent l’écoulement unidirectionnel du flux sanguin intracardiaque. D'un côté, il existe deux valves semi-lunaires : la valve aortique (VA) et la valve pulmonaire, et de l'autre côté il y a deux valves auriculo- ventriculaires: la valve mitrale et la valve tricuspide. Ces dernières séparent les oreillettes des ventricules et elles sont soutenues par des cordages tendineux. (Figure 1-3).

Figure 1-3 : Schéma du cœur humain et présentations des quatre valves cardiaques. Tiré de : https://www.sante-sur-le-net.com/maladies/cardiologie/generalites-coeur/ .

Dans un contexte sain, lors de la contraction cardiaque, les valves s’ouvrent pour laisser passer le sang de l’oreillette au ventricule ou du ventricule vers l’artère appropriée sous l’effet de la pression et empêchent aussi la régurgitation, c’est-à-dire le retour du sang vers sa cavité d’origine. La VA, constituée de trois cuspides ou feuillets (tricuspide), est localisée entre le ventricule gauche et l'aorte ascendante [47,48]. Sa fonction est de permettre le passage du sang du ventricule gauche vers l'aorte pendant la systole ventriculaire et d’empêcher le reflux de sang de l’aorte vers le ventricule lors de la diastole ventriculaire [49].

1.5.2 Anatomie et structure histologique la VA

Du point de vue macroscopique, la VA liée à la racine aortique est une structure complexe formée de trois éléments principaux: l’anneau valvulaire aortique, les commissures et les feuillets de la VA [50,51] (Figure 1-4). D’une part, chaque feuillet est attaché à l’anneau aortique et d’autre part, il est associé à une dilatation de l’aorte proximale (sinus de Valsalva). [52]. Les trois feuillets, structures capitales de la VA, sont nommés en fonction leur localisation par rapport à l’ostium des coronaires : le feuillet coronarien gauche, le coronarien droit et le non coronarien (ou sinus postérieur) [51,52] (Figure 1-4).

Figure 1-4 : Schéma du cœurmontrant les quatre valves cardiaques et le faisceau atrioventriculaire. Adapté de [50] et Anderson & Becker, 1982, Anatomy of the heart, Stuttgart, NY. Thieme Verlag.

Du point de vue microscopique et histologique, la VA normale est une structure lisse, mince et transparente. Les trois feuillets qui forment la VA sont caractérisés par une structure semi-lunaire qui détermine les propriétés biomécaniques de la VA [53-55]. Ces feuillets sont composés de trois

couches caractéristiques distinctes qui contiennent des composantes cellulaires et extracellulaires

formées essentiellement par des fibres de collagène, et d’élastine ainsi que par des glycosaminoglycanes [54,55] (Figure 1-5). Les deux couches histologiques les plus externes des feuillets sont formées par la fibrosa et la ventricularis, qui font face à l’aorte et le ventricule gauche, respectivement. La couche intermédiaire de la cuspide, la spongiosa, se trouve entre la fibrosa et la ventricularis. D’abord, la fibrosa, la couche la plus épaisse, est riche en fibres de collagène (type I et III) qui sont organisées sur sa périphérie de façon circonférentielle et parallèle à la marge du feuillet [56,57]. Cette architecture confère une forte robustesse à la valve et lui permet de résister aux forces hémodynamiques lors du cycle cardiaque [17,55]. Ensuite, la

spongiosa est la couche intermédiaire de la cuspide et est principalement riche en

glycosaminoglycanes. Elle a pour rôle de faciliter les glissements entre les deux couches externes (la fibrosa et la ventricularis), de résister aux forces de compression exercées par ces 2 couches et d’amortir les chocs durant le mouvement de la VA [55,57]. Enfin, la ventricularis est la couche la plus fine. Elle est caractérisée par une faible abondance de collagène et est constituée essentiellement de fibres d’élastine qui sont disposées dans une direction radiale. Cette composition facilite l’ouverture et la fermeture des feuillets et fournit une certaine élasticité et souplesse à la valve lui permettant de supporter les importantes charges dues aux stress hémodynamiques lors du cycle cardiaque [58]. Il est à noter que les trois couches de la VA comprennent principalement deux populations cellulaires : les cellules endothéliales de valve (CEVs) et les cellules interstitielles de valve (CIVs). En premier lieu, les CEVs constituent une fine couche qui tapisse la surface aortique et ventriculaire fournissant donc une interface entre le sang et la VA [59]. Leur rôle est d’assurer le maintien de l’homéostasie valvulaire [51]. En second lieu, les CIVs sont des cellules d'origine mésenchymateuses caractérisées par une plasticité phénotypique importante [60,61]. Ce sont les cellules prédominantes de la VA et qui correspondent à une population hétérogène de fibroblastes [62]. Ces derniers peuvent se différencier in vitro, selon un type particulier de milieu de culture, en plusieurs phénotypes cellulaires tels que les cellules ostéoblastiques (osteoblast-like cells), les chondrocytes et les adipocytes [63,64]. On retrouve également une faible population de myofibroblastes et de cellules musculaires lisses (CMLs) (< 5 % de la population) surtout à la base de la couche ventricularis [62-64].

Figure 1-5 : Coupes schématiques et histologiques des différentes couches de la valve aortique. VECs : Valve endothelial cells (cellules valvulaires endothéliales) ; VICs : valve interstitial cells (cellules valvulaires interstitielles); collagen : collagène; GAGs : glycosaminoglycans (glycosaminoglycanes) ; elastin: élastine; aorta: aorte; LV – left ventricle: ventricule gauche. Tiré de : [55].

Les cellules interstitielles de valve (CIVs)

Les CIVs produisent la matrice extracellulaire (MEC) et expriment plusieurs enzymes, notamment les métalloprotéinases (MMPs) et leurs inhibiteurs qui régulent le remodelage de la matrice du collagène [60,65]. Ainsi, les CIVs se retrouvent dans les 3 couches valvulaires et jouent un rôle crucial dans le maintien de l'intégrité et de la fonction valvulaire [60,66]. En premier lieu, à l’état normal (physiologique), les CIVs assurent la réparation des dommages qui se produisent au niveau du MEC [60,65]. Par contre, dans un contexte pathologique comme celui du RAC, ces cellules peuvent se réactiver et se différencier en d’autres lignées cellulaires comme les myofibroblastes. Ces derniers expriment le marqueur de fibres de stress des CMLs, le α-SMA (α- smooth muscle actin). De plus, les CIVs peuvent se différencier en cellules ostéoblastiques, ce qui entraine la calcification de la VA [64, 67,68].

Les phénotypes des CIVs

Il existe cinq phénotypes cellulaires différents de CIVs qui peuvent être distinguées selon leurs fonctions spécifiques et en réponse à une lésion (en cas de maladie) : les CIVs progénitrices embryonnaires (cellules endothéliales d’origine mésenchymateuses), les CIVs quiescentes (CIVq) (les plus nombreuses au niveau de la valve adulte), les CIVs activées (CIVa), les CIVs progénitrices (CIVp), et les CIVs ostéoblastiques (CIVob) [17,64,60,69] (Tableau 1-1).

Tableau 1-1: Différents types des CIVs. qVICs : CIVs quiescentes; aVICs : CIVs activées; pVIC: CIVs progénitrices et obVIC : CIVs ostéoblastiques. Adapté de [60].

Dans la VA normale, les phénotypes de CIVs changent avec le vieillissement et selon les conditions environnementales [69]. Il est important de noter que l’étape majeure qui initie la formation de la valve pendant l'embryologie est le processus de transformation endothéliale mésenchymale. Ce processus nommé EndoMT (endothelial-to-mesenchymal transition) peut

cellules jouent un rôle important dans la réparation et le maintien de la structure valvulaire. Deux populations de CIVs peuvent être distinguées: les fibroblastes et les myofibroblastes. Ces derniers sont caractérisés par l'expression de l'actine du muscle lisse (αSMA : α smooth muscle actin) [224, 558]. Une valve saine est composée principalement par des fibroblastes [558], qui sont différents des fibroblastes dermiques [224]. Les CIVs peuvent également synthétiser des composants de matrice extracellulaire (MEC) tels que le collagène, les protéoglycanes et l'élastine [224]. Ainsi, une population clonale de myofibroblastes peut subir spontanément une transdifférenciation phénotypique en cellules ostéoblastiques et former des nodules calcifiés. Ces derniers sont impliqués dans la calcification de la VA [64, 67,68].

Plusieurs gènes impliqués dans le processus d’EndoMT et l’embryogenèse de la VA sont réexprimés durant le développement du RAC [70, 71]. En outre, dans une valve saine et bien développée (adulte), le type cellulaire prédominant est composé de CIVq. Leurs fonctions principales consistent à maintenir une structure et une fonction physiologique normale de la VA. Ainsi, ils inhibent l'angiogenèse et contrôlent la matrice extracellulaire (MEC) dans la VA [60]. En effet, cet effet anti-angiogénique se fait par l’expression de chondromodulin-I, qui neutralise les effets pro-angiogénique de facteurs de croissance tels que VEGF-A [72]. Les cellules CIVa, CIVp et CIVob sont impliquées essentiellement dans la pathogenèse et le développement de certaines maladies. Ces cellules jouent également un rôle important dans la réparation tissulaire (prolifération, la migration, la contraction et le remodelage matriciel). Enfin, les CIVob seront impliquées dans la réponse ostéogénique et la minéralisation de VA [60, 64].