Les EDRFs, facteurs relaxants dépendants de l’endothélium

1.4.2.1.1. Le monoxyde d’azote

C’est en 1980 que le rôle de l’endothélium dans la régulation du tonus des CMLV a été mis en évidence. En effet, Furchgott et Zawadzki ont démontré que l’effet vasorelaxant de l’Ach était dépendant des CEs (Furchgott et al., 1980). Par la suite, l’équipe de Palmer a identifié le NO

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comme étant un facteur endothéliale pro-relaxant (Palmer et al., 1987), capable d’activer la guanylate cyclase soluble (GCc).

Le NO joue le rôle de médiateur-relais pour de nombreuses substances vasorelaxantes comme la bradykinine, l’histamine, la 5-HT, l’Ach et les purines mais aussi à des stimuli mécanique tel que les forces de cisaillements ou shear stress (voir partie 2 du chapitre 1.3). Le NO est une molécule radicalaire, gazeuse, liposoluble, à demi-vie très courte (de quelques millisecondes à quelques secondes). Il est formé sous l’action de la NO synthase (NOS), par oxydation de la L-arginine en L-citrulline en présence de cofacteurs tels que la BH4 (tétrahydrobioptérine) (Daff, 2010).

Il existe trois types de NOS (Villanueva and Giulivi, 2010) :

- NOS de type 1 (neuronale- nNOS) et NOS de type 3 (endothéliale – eNOS) qui sont constitutives. Leur activation est sous la dépendance de plusieurs mécanismes passant le plus souvent par une augmentation de la concentration en [Ca²⁺]i (Presta et al., 1997).

- NOS de type 2 (inductible – iNOS), activer par des substances inflammatoires ou toxiques (Hansson et al., 1994).

La eNOS est une protéine de 135 kDa renfermant un domaine oxygénase (partie N-terminale) et un domaine réductase (partie C-terminale) reliés par une courte séquence protéique qui lie la CaM. La NOS fonctionne sous forme de dimère. L’augmentation des [Ca²⁺]i dans la CE permet la formation du complexe Ca²⁺-CaM qui active la eNOS.

L’état de phosphorylation/déphosphorylation constitue un deuxième mécanisme de régulation de la eNOS de façon indépendante du Ca2+. Deux sites de phosphorylation ont été identifiés : un site activateur sur la sérine 1177 et un site inhibiteur sur la Théronine 495 (Corson et al., 1996; Dimmeler et al., 1999; Lin et al., 2003). En réponse aux contraintes de cisaillement ou

shear stress, la phosphorylation de la eNOS a lieu sur la sérine 1177 par voie PI3-kinase/Akt

(Corson et al., 1996; Dimmeler et al., 1999). D’autre kinase comme la PKA et la mitogen-activated protein kinases (MAPK) phosphoryle la eNOS sur ce même site. La phosphorylation sur le résidu Théronine 495 est orchestrée par la PKC et l’AMPK pour AMPactivated protein

kinase (Chen et al., 1999).

Une fois produit, le NO exerce son effet relaxant en activant le GCc dans la CMLV. Cette dernière stimule la production d’un second messager, le 3’-5’ guanosine monophosphate cyclique (GMPc) qui module l’activité de nombreux effecteurs intracellulaire pour induite une réponse relaxante (Morgado et al., 2011). Cette partie sera décrite dans le chapitre 2 de l’introduction.

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Le rôle majeur du NO dans la régulation du flux coronaire a été démontré par l’étude de Lefroy (Lefroy et al., 1993) dans laquelle l’inhibition de la eNOS (enzyme assurant la synthèse du NO) dans l’artère coronaire humaine diminuait fortement le flux coronaire épicardique. De plus, Brown (Brown et al., 1993) a souligné la participation de ce médiateur dans la vasorelaxation coronaire dans des conditions d’hypoxie (Webb et al., 2004; Zweier et al., 1999). En effet, dans ces conditions particulières, la production du NO n’est pas seulement assurée par la NOS cardiaque, mais aussi par un autre mécanisme : la réduction des nitrites. L’ensemble de ces mécanismes permet d’augmenter le flux coronaire afin de limiter des dommages causés par une ischémie myocardique.

1.4.2.1.2. Les prostacyclines (PGI2)

Ce sont des prostanoides (PGI2, TXA2, PGD2, PGE2 et/ou PGF2α), dérivés d'acides gras. L’AA constitue le précurseur commun des prostanoides. Il est produit dans les CEs à partir des phospholipides membranaires, sous l’action de la phospholipase A2 (PLA2) (Mathe et al., 2010; Needleman and Kaley, 2010). Il est d’abord transformé en endoperoxide cyclique par une enzyme : la cyclo-oxygénase (COX), puis en prostaglandine I2 par la prostaglandine I2 synthétase (Figure 9) (Macintyre et al., 1978).

Figure 9 : Voies de synthèses des prostanoides (Narumiya et al., 1999).

Il existe deux isoformes de COX :

- La COX-1 exprimée de façon constitutive.

- la COX-2, est l’isoforme dont l’expression est induite lors de certaines pathologies et du vieillissement et conditions inflammatoires (Shi et al., 2008).

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La prostacycline est le premier prostanoïde à avoir été identifié en 1976 (Moncada and Vane, 1978). Une fois synthétisée, la prostacycline diffuse à travers la membrane de la CE, pour ensuite agir sur des récepteurs de type IP, situés à la membrane de la CMLV. Ce sont des RCPG couplés à une Gαs, leur activation induit un effet relaxant par stimulation de la voie AMPc/PKA (Narumiya et al., 1999). La prostacycline est un puissant agent vasodilatateur utilisé en thérapeutique pour le traitement de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) (Barst et al., 1994). Plusieurs études réalisées sur des préparations de vaisseaux isolés dans des conditions d’hypoxie, ont rapporté une augmentation de la libération de prostacycline vasodilatatrice (Busse et al., 1984; Kalsner, 1977) suite à l’augmentation de l’activité de la phospholipase A2 endothéliale (Michiels et al., 1993).

1.4.2.1.3. EDHF (Endothelium derived hyperpolarizing factor)

L’EDHF met en jeu des canaux potassiques spécifiques : appelés KCa car activés par le Ca²⁺ (Garland and Dora, 2017), exprimés dans les CEs et les CMLVs.

Au niveau endothélial, deux types de KCa sont exprimés : ceux à faible conductance, SKCa et ceux à conductance intermédiaire, les IKCa. Ils s’activent suite à une augmentation des [Ca²⁺]i , ce qui conduit à l’hyperpolarisation de la CE, transférée aux CMLVs par l’intermédiaire de mécanismes :

- Chimique : l’endothélium produit diverses médiateurs vasoactifs tels que peroxyde d’hydrogène (H2O2), les acides époxyeicosatriènoiques (EETs) mais également le K⁺.

- Eléctrique : via les jonctions communicantes myoendothéliales. Ce sont des connexines qui délimitent un pore central assurant les échanges entre les CEs et les CMLVs et permettant une communication électrochimique.

Au niveau des CMLVs, l’ouverture des canaux K+ (BKCa, Kir) généreraient une hyperpolarisation membranaire qui s’accompagne de la fermeture des canaux LTCC, aboutissant à la relaxation (Busse et al., 2002).

1.4.2.1.4. Les EDCFs, facteurs contractants dépendants de l’endothélium

1.4.2.1.4.1. Les prostanoides TXA2, PGH2, PGE2 et PGF2α

Ils dérivent de l’AA comme décrit dans la partie 2.1.2 du chapitre 1.4 de l’introduction. Ils sont produits en réponse à divers stimuli comme l'AT II, les catécholamines et la thrombine. Plusieurs études ont souligné le rôle majeur des TXA2, PGH2, PGE2 et PGF2α, dans l’induction d’une contraction des CMLVs de façon dépendante de l’endothélium (Vanhoutte et al. 2005).

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Une perturbation du métabolisme des prostanoides a été rapportée dans certaines pathologies coronaires. Lors de l’athérosclérose, il semblerait que l’expression de l’isoforme inductible de la COX (COX-2) dans les CEs et les CMLVs soit stimulée. Tandis que dans l’infarctus du myocarde, l’expression des récepteurs au TXA2 et PGF2α semble augmenté et celle du PGI2 diminuée (Ozen and Norel).

1.4.2.1.4.2. L’endothéline (ET-1)

C’est un peptide de 21 acides aminés, appartenant à la famille des endothélines, découvert en 1985 par Hickey et ses collaborateurs (Hickey et al., 1985). L’endothéline existe sous 3 isoformes (ET-1, ET-2 et ET-3) et l’isoforme ET-1, est le plus exprimée au niveau vasculaire.

Son expression y est stimulée par les catécholamines, l'AT II et la thrombine et inhibée par l'enzyme de conversion. L’ET-1 agit sur deux récepturs de la famille des RCPGs : ETA et ETB. Ils sont localisés sur les CMVLs où ils induisent une vasoconstriction par un mécanisme Ca²⁺ -dépendant suite à l’activation de la voie de la voie de l’IP3. Les CEs n’expriment que les récepteur ETB dont l’activation est responsable d’une vasorelaxation par production de NO et de prostacycline (Schiffrin, 2005). L’action de l’ET sur les récepteurs ETB semble prévenir la dysfonction endothéliale comme il a été montré dans une étude réalisée sur un modèle murin de délétion du gène codant pour le récepteur ETB (Bagnall et al., 2006).

1.4.2.1.4.3. Les espèces réactives de l’oxygène (ERO)

Ils regroupent l’O2^-, le radical hydroxyl et l’H2O2 et sont générés lors du métabolisme cellulaire. Ils peuvent entrainer un stress oxydatif lors d’une surproduction rencontrée dans certains contextes pathologiques comme l’hypertension artérielle (HTA), le diabète et l’athérosclérose (Félétou and Vanhoutte, 2007). Les ERO sont capables d’induire une vasoconstriction par l’inhibition des trois principales voies de la vasorelaxation dépendante de l’endothélium (Félétou and Vanhoutte, 2007) :

- la voie du NO : ils réduisent la biodisponibilité du NO et inhibent sa principale, cible la GCc par inactivation oxydative (Münzel et al., 2005).

- La voie de la PGI2 par inhibition de la prostacycline synthase.

- La voie de l’EDHF par inhibition de l’activité des canaux K+ et diminution de couplage électrique par interaction avec différentes connexines formant les jonctions communicantes.

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1.4.3. Régulation par les contraintes de cisaillement ou shear