Présentation du sujet de thèse

Les fibres élastiques jouent un rôle majeur dans le développement. Chaque composant a un rôle particulier bien défini. L’élastine qui constitue le composant majeur des fibres élastiques (90 %), est importante dans le maintien de l’intégrité structurale de vaisseaux sanguins. Elle est responsable de l’élasticité des organes soumis à un étirement répétitif. En plus de son rôle structural, elle intervient au niveau de la signalisation cellulaire. Elle régule la prolifération et la migration des cellules musculaires lisses au cours de la morphogénèse vasculaire. Lorsqu’elle est altérée pendant les phases initiales du développement, on assiste à un remodelage vasculaire qui se traduit par une hyperprolifération des cellules musculaires lisses qui aboutit à des pathologies vasculaires obstructives humaines comme la SVAS ou le SWB. Au cours du vieillissement, les fibres élastiques sont ensuite altérées, et l’élastine subit des modifications structurales (glycation, fixation du calcium et des lipides) qui lui font perdre son élasticité. Ceci contribue à l’augmentation de la rigidité vasculaire qui rend les vaisseaux sanguins susceptibles aux pathologies comme l’athérosclérose ou l’hypertension artérielle et compromet la fonction cardiaque. L’élastine peut aussi être clivée par des protéases qui libèrent des fragments contenant des sites cryptiques qui vont activer les cellules vasculaires.

Les microfibrilles, bien que minoritaires par rapport à l’élastine chez les vertébrés, participent aussi à la mécanique vasculaire. Elles jouent seules ce rôle lorsque l’élastine est absente comme chez les poissons primitifs et les invertébrés. Les microfibrilles jouent un rôle structural dans la paroi vasculaire en servant de point d’ancrage pour les cellules endothéliales et les cellules musculaires lisses dans la média et participent à la morphogénèse artérielle.

Les microfibrilles sont des complexes protéiques dont le composant majeur est la fibrilline-1. Cette dernière participe largement à la propriété adhésive des microfibrilles comme ce fut montré par des études in vivo et in vitro. Sa participation aux propriétés mécaniques des microfibrilles est soupçonnée du fait que sa mutation entraine une diminution des propriétés mécaniques des grosses artères élastiques. La fibrilline-1 participe aussi à la maturation de la paroi vasculaire.

Au cours du vieillissement, les microfibrilles subissent des altérations structurales et deviennent plus fragiles. La fibrilline-1 n’est pas exempte de ces altérations et des études in

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vitro ont montré qu’elle est susceptible au clivage par les MMPs qui augmentent normalement avec l’âge.

Cependant, il reste quelques zones d’ombre autour de l’état des microfibrilles pendant le vieillissement vasculaire. On peut supposer le clivage des microfibrilles aortiques puis que celles-ci entourent l’élastine dans les fibres élastiques qui, on le sait, sont clivées, mais la présence de fragments de microfibrilles ou de fibrilline-1 issus de leur clivage n’a pas été démontrée jusqu’à présent. Un certain nombre de questions restent donc posées :

- La diminution de la distensibilité et la présence d’anévrismes et de dissections de l’aorte ascendante chez les patients atteints du syndrome de Marfan et chez les souris déficientes en fibrilline-1 pose la question du rôle des microfibrilles et de la fibrilline-1 en particulier dans l’élasticité de l’aorte, et dans la signalisation induite dans les cellules vasculaires.

- De plus, au cours du vieillissement normal, la quantité de microfibrilles (donc de fibrilline-1) diminue avec l’âge (de Carvalho Filho ET et al . 1996) et leur qualité aussi (Hanssen E et al 1998). Ceci pose la question de l’impact de ces modifications sur la structure et la fonction vasculaire.

- Enfin, la voie de signalisation activée par les microfibrilles, et la fibrilline-1 en particulier, dans les cellules vasculaires est peu connue et reste à étudier en détail, de même que les conséquences de cette signalisation sur la morphogénèse et sur la physiologie vasculaire.

L’élastine a été largement étudiée, son rôle a été analysé aussi bien au cours du développement que pendant le vieillissement, dans la fonction cardiovasculaire. Des études sur des souris hémizygotes pour le gène de l’élastine ont montré que la déficience en élastine conduit à un processus de vieillissement artériel alternatif chez ces souris (Pezet M et al 2007). Il nous a paru important d’évaluer la régulation de ce processus par les microfibrilles et en particulier la fibrilline-1.

L’objectif de cette thèse a été d’étudier et de comprendre la fonction de la fibrilline-1 dans le système cardiovasculaire au cours du vieillissement. Pour cela, nous avons effectué des explorations structurelles et fonctionnelles sur l’aorte et les grosses artères des souris présentant une déficience dans la synthèse de la fibrilline-1 (souris Fbn-1 ^+/mg∆) et mimant le syndrome de Marfan. Nous avons réalisé des études de biomécanique, d’histologie, de contenu protéique et d’expression génique des protéines

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matricielles sur les grosses artères élastiques (aortes ascendantes et abdominales) et l’artère pulmonaire chez ces souris à différents âges.

De plus, dans le but de comprendre la fonction de la fibrilline-1 au niveau du fonctionnement des cellules vasculaires, nous avons aussi étudié la signalisation induite par des fragments de fibrilline-1 contenant le motif RGD dans les cellules endothéliales humaines.

Comme cela sera présenté dans les chapitres suivants, nous avons montré que la fibrilline-1 induit une signalisation calcique aboutissant à la prolifération et la migration des cellules endothéliales. La déficience en fibrilline-1 provoque, chez la souris, une altération de la fonction mécanique vasculaire qui s’accentue avec l’âge.

La plupart des résultats de cette thèse sont présentés dans le cadre de deux articles soumis pour publication, l’un rapportant les effets de la mutation mg∆ sur la structure et la fonction artérielle chez la souris, et l’autre rapportant les effets des microfibrilles ou des fragments de fibrilline-1 sur les cellules endothéliales vasculaires humaines. Ces articles sont insérés dans les pages suivantes.

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