L’inflammation chronique a également un impact sur l’intégrité de la couche fibreuse de matrice qui recouvre la plaque.
En effet, des études ont détecté des matrix métalloprotéinases (MMPs), des enzymes catalysant la collagenolyse dans la matrice, in situ dans des plaques d’athérome humaines, notamment MMP-1, MMP-8 et MMP-13 (Nikkari ST. Et al, Circulation 1995 ; Galis ZS. Et al, Proc Natl Acad Sci USA 1995). Les cytokines pro-inflammatoires augmentent l’expression de certaines de ces MMPs par les macrophages (Dollery CM. Et al, Cardiovasc Res 2006). In vivo, les souris apoE-/- MMP-13-/- développent des plaques d’athérome plus stables et contenant davantage de collagèn comparé aux apoE-/- (Deguchi JO. Et al, Circulation 2005).
Les macrophages expriment une grande variété de MMPs : les MMP-1, 2, 3, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 et 14. En particulier, l’expression des MMP-1, 2, 5, 7, 9, 11, 12, 14 semble être
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stimulée par la différenciation de monocytes en macrophages in vitro. Les MMP 1, 3 et 8 semblent elles être stimulées par l’activation de l’inflammation par NF-κB. Les régulations de l’ensemble de ces protéines sont cependant toutes complexes (Newby AC., ATVB 2008).
Des inibiteurs endogènes des MMPs, les TIMPs (Tissue Inhibitor of Metallo-Proteinases), TIMP1, 2 et 3 sont exprimées et sécrétées par le macrophage. L’hydrolyse de la matrice dépend également d’une balance entre TIMPs et MMPs. En effet, l’inflammation et notamment un traitement par le LPS induit la sécrétion par le macrophage de TIMP1. Ces TIMPs inhibent toutes les MMPs à l’exception des gélatinases MMP-2 et 9 (Fabunmi RP. Et al, Circ Res 1998 ; Xu XP. Et al, Circulation 1999 ; Chase A. et al, ATVB 2002).
De plus, cette inflammation inhibe également la synthèse de collagène par les CMLs. Des études in vitro ont montré que l’IFNγ inhibe l’expression des gènes du collagène et la production de celui-ci par les CMLs (Amento EP. Et al, ATVB 1991). La MMP-7, chez la souris et l’humain, clive également les jonctions N-cadhérines cellule-cellule des CMLs et provoque indirectement leur apoptose (Williams H. et al, Cardiovasc Res 2010). Cette apoptose peut également être favorisée par l’accumulation dans la matrice de produits clivés comme le collagène dégradé (von Wnuck Lipinski K. et al, Circ Res 2006).
L’inflammation prolongée dans la plaque médie donc l’amincissement de la chape fibreuse de la plaque d’athérome par un double effet sur le métabolisme du collagène : elle diminue sa synthèse par les CMLs et induit sa dégradation par les MMPs.
2. Rupture et thrombose
L’érosion ou la rupture de la chape fibreuse des plaques d’athérome fragilisées sont à l’origine de la majorité des conséquences cliniques de l’athérosclérose.
Après la rupture de cette chape fibreuse, le collagène sous-endothélial, le cœur lipidique et nécrotique ainsi que des facteurs pro-coagulants relargués de la plaque vont être exposés à la circulation, tel le facteur tissulaire (Tissue Factor TF) des macrophages, qui activera le facteur VII de la cascade de coagulation plaquettaire (Marius Barstad R. et al, ATVB 1995). Les plaquettes sanguines vont rapidement adhérer à la paroi des artères, suite à la stimulation d’une cascade de signalisation intracellulaire. Ceci va entrainer un processus
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de coagulation intra-vasculaire. Le « caillot » ainsi formé ou thrombus pourra interrompre le flux sanguin, ou se détacher et être entrainé par la circulation, phénomène appelé embolie.
La conséquence directe de l’interruption du flux artériel sera l’ischémie du territoire en aval du caillot, qui aura des symptômes spécifiques de l’organe où elle a lieu. Si elle est prolongée, l’ischémie finit par provoquer un accident vasculaire. S’il a lieu dans les coronaires, il s’agit d’un infarctus du myocarde, souvent mortel, dans les artères cérébrales, un AVC ou accident vasculaire-cérébral. Ce sont les conséquences cliniques majeures du développement de l’athéroslcérose. (Rauch U. et al, Ann Intern Med 2001).
Page suivante : Tableau 1 – Cellules et facteurs impliqués dans le développement de la plaque d’athérome
Les mécanismes chronologiquement responsables du développement de la plaque d’athérome jusqu’à l’accident vasculaires ont été listés, avec les cellules et facteurs clés correspondant à chacun d’entre eux. En bleu, les facteurs athéroprotecteurs ; en rouge, les
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Etape Type cellulaire Facteurs
Hypercholestérolémie Multifactoriel
Stress endothélial Cellules endothéliales eNOS
IκB KPL2/4
Recrutement de monocytes Cellules endothéliales CCL5
Monocytes CCR5
Rolling Cellules endothéliales ICAM-1 , VCAM-1
Monocytes LFA1, VLA4
Transmigration Cellules endothéliales CCL2/5, CX3CR1
Monocytes CCR2/5, CX3CR1, IL-8
Emigration Monocytes CCR7
Différenciation des monocytes MCS-F
Internalisation des LDL Macrophages LDLr
CD36 SR-A1 LOX-1 LRP1 Pinocytose
Stockage du cholesterol Macrophages ACAT-1
nCEH Inflammation Macrophages TLR2/4/5 MyD88 NF-κB NLRP3 IFNα, β, γ IL-1, TNF IL-6 IL-1Ra IL-10
Polarisation des macrophages Lymphocytes T IFNγ
IL-4
Stress oxydatif Macrophages NADPH
MPO
Recrutement des CMLs MAcrophages
Formation de la chape fibreuse CMLs col1A1
Retention cellules netrin-1
Prolifération des leucocytes Macrophages SR-A
Apoptose des macrophages Macrophages CHOP, cJun pathways
TNFR1
Caspase-8, 9 et 3
(anti apoptose) p38, BclX, Bcl2, PI3K, AKT
Apoptose des CMLs Macrophages MMP-7
TNF
Efferocytose Macrophages MERTK
TG2 Megf8 C1qa, C1qb
Dégradation de la matrice Macrophages MMP-1, 7, 8, 13
Macrophages TF
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II.Homéostasie lipidique, RCT & LXR
Le développement de cellules spumeuses, gorgées de cholestérol et inflammatoires, marque un tournant dans le développement de l’athérosclérose. En effet, ce sont les premiers acteurs cellulaires de la plaque, se comportant de manière pathologique et entamant un cercle vicieux aggravé par l’excès de LDL. Une dérégulation de la gestion de l’homéostasie lipidique intracellulaire sont donc au cœur du développement de la maladie ; dans mes travaux de recherche, nous avons pris le contrepied des stratégies de réduction du LDL-C plasmatique, en émettant l’hypothèse qu’agir sur les voies de signalisation du macrophage pourrait prévenir la formation de cellule spumeuse indépendamment de la cholestérolémie.
Ainsi, il est primordial de connaître en détail les différents facteurs régulant l’homéostasie lipidique du macrophage, en situation normale comme pathologique. En particulier, la stimulation de l’efflux cellulaire de cholestérol, le mécanisme par lequel le cholestérol libre est exporté sur des lipoprotéines anti-athérogènes, est une option envisagée pour empêcher le dégénérescence en cellule spumeuse, initier la lipidation de l’ApoA-I et la formation de HDL et promouvoir le retour du cholestérol cellulaire vers le foie où il sera excrété (Reverse Cholesterol Transport RCT). Ce chapitre est consacré aux mécanismes de maintien de l’homéostasie du cholestérol du macrophage, à l’état normal ou spumeux :
- Au niveau cellulaire, et de la prise en charge du cholestérol par les organites
- Au niveau moléculaire, et de la gestion de la transcription ou de l’activation des différents partenaires de ces mécanismes
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A. Le cholestérol intracellulaire
1. Esters de cholestérol & Cholestérol libre
Le cholestérol libre intracellulaire étant cytotoxique et pouvant rompre les membranes, la cellule a mis en place des voies de signalisation sophistiquées pour gérer son entrée et sa sortie. L’internalisation et l’efflux de cholestérol sont en effet régulés par le taux de cholestérol lui-même afin de maintenir une concentration constante dans les membranes (Maxfield FR., Nature 2005). L’internalisation du LDL-récepteur après la détection d’une trop forte quantité de cholestérol libre cellulaire en est un exemple.
L’activation des Liver X Receptors (LXRs) par des formes oxydées de cholestérol, stimulant l’efflux cellulaire de cholestérol en est une autre et a fait l’objet de la partie IIC.