Les pulsars calciques

Chronologiquement, les pulsars calciques furent les premiers éléments locaux caractérisés dans l’endothélium natif (Figure 15). Pour étudier cette signalisation, des artères mésentériques de résistance, entières, mais ouvertes longitudinalement ont été utilisées par le groupe de Mark T. Nelson. L’étude publiée en 2008 [197] dénotait la présence d’oscillations calciques spécifiquement au niveau des fenestrations de la LEI par microscopie confocale à haute vitesse de type « spinning disk ». Ces fenestrations sont les sites potentiels des PMEs. Un marquage par immunofluorescence dirigé contre les IP3Rs a montré la présence d’une concentration importante de marqueur fluorescent au niveau des fenestrations de la LEI suggérant que la signalisation calcique observée par microscopie confocale à haute vitesse

Figure 15. Schématisation simplifiée des pulsars calciques endothéliaux.

Les pulsars calciques sont une libération de calcium (Ca2+) du réticulum endoplasmique (RE) par les récepteurs à l’inositol 1,4-5 triphosphate (IP3; IP3R) localisée dans la projection myoendothéliale (PME). Les pulsars activent les canaux potassiques dépendants du Ca2+ (KCa) à la membrane plasmique de la PME. Ceci engendre une sortie de potassium (K+) de la cellule endothéliale (CE) ce qui induit son hyperpolarisation. L’hyperpolarisation est transmise aux cellules musculaires lisses (CML) par les jonctions GAP provoquant la fermeture des canaux calciques dépendants du voltage de la CML et la relaxation de la CML. L’hyperpolarisation de la CML peut être augmentée par l’ouverture de canaux Kir (canaux potassiques à rectification

pourrait être la résultante d’une libération de Ca2+ _{spécifiquement dans ces régions par ces} récepteurs. Afin de relier les 2 types d’observations, des outils pharmacologiques altérant le fonctionnement des différentes composantes des dynamiques calciques ont été utilisés en combinaison avec de l’imagerie calcique. Ainsi, l’utilisation d’inhibiteurs des IP3Rs démontre une disparition de ces signaux calciques locaux tout comme l’utilisation d’inhibiteurs de pompe SERCA. En contrepartie, le retrait du Ca2+ extracellulaire n’affecte pas la stochasticité des pulsars calciques ce qui suggère qu’il s’agit d’une libération des réserves intracellulaires en Ca2+. Ces résultats démontrent que les pulsars calciquesrésultent d’une libération de Ca2+ du RE via les IP3Rs localisés dans cette PME. Au niveau des cinétiques, les pulsars calciques ont une amplitude d’environ 1.75 F/F0, une dispersion d’environ 15 µm2, une durée d’environ de 260 ms et une fréquence d’environ 0.09 Hz. [197]. Ces observations ont été effectuées en conditions basales suggérant l’importance de cette signalisation dans les fonctions fondamentales de l’endothélium. Il est important de mettre en relief que l’observation des pulsars calciques nécessite que l’on conserve la structure artérielle afin de préserver la PME. Ce type de signalisation ne peut donc pas être observé dans des cellules en culture en monocouche.

Il a été démontré que le Ca2+ libéré spécifiquement dans la PME module l’activité des KCa3.1 localisés à la membrane plasmique de cette structure et dont l’activation est Ca2+ dépendante [196-198]. Plusieurs études effectuées par d’autres groupes de recherche ont également permis de mettre en lumière le rôle de ce microdomaine calcique pour la modulation du potentiel membranaire endothélial. Ainsi, on retrouve dans la littérature les appellations pulsars calciques (« Ca2+ pulsars ») [197], évènements calciques spontanés

(« spontaneous Ca2+ events ») [275] ou wavelettes calciques (« Ca2+ wavelets ») [298] pour

des libérations de Ca2+ localisées dans les PMEs, qui sont résistantes à l’élimination du Ca2+ extracellulaire et abolies par les inhibiteurs d’IP3Rs ou de pompe SERCA. Ces signalisations ont toutes été reliées à l’activation des canaux KCa dans la PME.

Notons que ces dynamiques calciques locales IP3R-dépendantes peuvent être modulées par un mécanisme de rétroaction myoendothéliale [275, 276]. Des signaux tels qu’une augmentation d’IP3 ou de Ca2+ provenant des CMLs peuvent être transmis aux CEs via les jonctions GAP [382]. Ceci permet une augmentation du Ca2+ dans l’endothélium [276, 383] et

l’activation des mécanismes favorisant la relaxation des CMLs sous-jacentes [276]. Le couplage au niveau des augmentations de Ca2+ intracellulaire de ces deux types cellulaires peut être expérimentalement observé par l’ajout à la préparation artérielle de phényléphrine (PE), un agoniste des récepteurs α1-adrénergique des CMLs [275, 276, 384]. L’activation de ces récepteurs engendre une vasoconstriction artérielle en augmentant la concentration intracellulaire de Ca2+ au niveau des CMLs [385]. Sur des préparations artérielles ouvertes longitudinalement ou sur des préparations d’artères pressurisées (i.e artères montées sur un système où une pression intraluminal est imposée) en microscopie confocale à haute vitesse, il est possible d’observer une augmentation du Ca2+ dans l’endothélium spécifiquement dans les PMEs suite à l’ajout de PE. Ces études suggèrent ainsi la présence de mécanismes de rétroaction négatifs par l’endothélium en fonction de l’état contractile des CMLs [275, 276].

Les diverses études citées ci-dessus ont été effectuées dans différents lits vasculaires (mésentérique [197, 275], muscle crémaster [276]) ou différentes espèces animales (souris [197], rat [275], hamster [276]) ce qui peut expliquer la disparité observée lors de la caractérisation de ces évènements calciques. Ces disparités peuvent être expliquées par des différences structurelles permettant des variations en termes de durée ou de dispersion du signal calcique. Par exemple, les fenestrations de la LEI présentent un plus grand diamètre apparent dans les artères provenant du muscle crémaster où ont été caratérisées les wavelettes calciques comparativement aux fenestrations des artères mésentériques où ont été caractérisés les pulsars calciques. Ceci suggère la possibilité de PMEs de plus grandes dimensions dans les artères qui proviennent du muscle crémaster [197, 276]. Ainsi, les signaux calciques se retrouvant dans les PMEs des vaisseaux du muscle crémaster peuvent diffuser dans un plus grand volume résultant en l’observation de signaux calciques avec une plus grande superficie, mais ayant également une plus longue durée comparativement aux pulsars calciques (wavelette calcique: 45 µm2_{, 450 ms Vs. pulsar calcique: 15 µm}2_{, 260 ms). Finalement, de} petites variations au niveau des méthodes d’analyse ou des définitions des diverses cinétiques peuvent expliquer la dispersion des résultats pour un critère qui peut sembler identique de prime abord.

Les études présentées dans cette thèse ont été effectuées sur des artères mésentériques de souris et basées sur l’étude caractérisant les pulsars calciques [197]. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, l’appellation pulsar calcique sera favorisée.