La première partie de ma thèse a consisté en l’étude du rôle des progéniteurs dérivés de la moelle osseuse dans le remodelage vasculaire pulmonaire au cours de l’HTAP. Nous avons mis en évidence une accumulation des progéniteurs c-kit+ autour des artères remodelées et des lésions plexiformes dans les poumons explantés des patients atteints d’HTAP. Je me suis intéressée aux mécanismes responsables de ce recrutement, à la fonction et au destin de ces progéniteurs dans l’HTAP humaine et expérimentale.
Dysfonction endothéliale et recrutement de progéniteurs
L’une des causes principales de l’HTAP est la dysfonction endothéliale qui survient de façon précoce dans la pathogenèse de la maladie. Des études montrent que les cellules endothéliales au sein des lésions plexiformes présentent une origine oligoclonale (Lee, Shroyer et al. 1998). De très récents travaux ayant analysé la ploïdie des CE au sein des artères remodelées manquent d’arguments en faveur de la fusion cellulaire. Cela nous laisse supposer que l’origine de cette oligoclonalité provient soit de l’expansion des cellules souches résidentes pulmonaires soit du recrutement de progéniteurs circulants dérivés de la moelle osseuse. Des études ex vivo de réparation vasculaire pulmonaire impliquent le recrutement de progéniteurs angiogéniques CD133+ et leur incorporation dans les artères pulmonaires dans le cas de BPCO (Peinado, Ramirez et al. 2006). Les données obtenues grâce au modèle expérimentale d’HTAP induite par l’hypoxie chronique montrent que la chimiokine CXCL12 mobilise les progéniteurs dérivés de la moelle osseuse en réponse à l’hypoxie (Satoh, Fukumoto et al. 2009). Dans notre étude nous avons mis en évidence une augmentation de l’expression de la chimiokine CXCL12 au sein des lésions plexiformes et par les vasa
vasora qui se développent autour des artères pulmonaires remodelées dans les
poumons explantés de patients avec HTAP. Etant donné l’importance pressentie de l’inflammation dans l’HTAP cela n’est pas surprenant car CXCL12 est connue pour son effet chimioattractant pour les neutrophiles (Christopher and Link 2007) et les
lymphocytes T (Oberlin, Amara et al. 1996). Par ailleurs, nos résultats montrent une augmentation de deux populations circulantes de progéniteurs: les progéniteurs angiogéniques (lin-/CD34high/CD133high/c-kithigh/CXCR4low) et potentiellement mésenchymateux (lin-/CD34low/CD133-/c-kitlow/CXCR4high) liés à une augmentation du taux plasmatique d’un facteur mobilisant pour les cellules c-kit+, le c-kit soluble. Une source alternative de progéniteurs est l’expansion des cellules souches résidentes pulmonaires. Des études chez le rat montrent que les CE microvasculaires originaires de cellules souches résidentes sont capables de reconstruire toute la hiérarchie microvasculaire (Alvarez, Huang et al. 2008). Chez l’homme le phénotype hyperprolifératif des CE pulmonaires a été décrit récemment (Masri, Xu et al. 2007). De plus, les progéniteurs endothéliaux isolés à partir du sang périphérique des patients atteints d’HTAP et porteurs de la mutation de BMPR-2 présentent un phénotype hyperprolifératif et une capacité angiogénique anormale, comparés aux témoins (Toshner, Voswinckel et al. 2009).
Mécanismes de recrutement des progéniteurs
Le mécanisme de recrutement des progéniteurs c-kit+ pourrait être lié aux plaquettes. Les anomalies vasculaires rencontrées dans l’HTAP peuvent conduire à une libération par les plaquettes de différents facteurs pro-coagulants, vasoactifs ou mitogéniques. En effet, la fonction des plaquettes n’est pas limitée à la coagulation. Les plaquettes stockent et libèrent d’importants médiateurs qui interviennent dans la vasoconstriction et le remodelage tels que le thromboxane A2 (TXA2), le PDGF, la 5- HT, le TGF-! et le VEGF. De plus, une étude très récente montre l’implication des plaquettes dans la régulation du taux circulant et tissulaire des cellules dérivées de la moelle osseuse. En utilisant des souris transgéniques – GFP+ les auteurs montrent que la déplétion des plaquettes avec des ant97210,& )919.H,& 72+(1'& N5PG"& *(('+8'& )'& I*Y2+& très significative le recrutement des cellules GFP+ dans les tissus hypoxiques. Inversement, l’injection de plaquettes entraine la mobilisation de cellules GFP+ dans la circulation et accélère le processus d’angiogenèse dans différents modèles d’ischémie (Feng, Madajka et al. 2011). L’activation des plaquettes chez les patients atteints d’HTAP (Lopes, Maeda et al. 1993; Nakonechnicov, Gabbasov et al. 1996) pourrait donc
favoriser la mobilisation et le recrutement pulmonaire des 2 populations de progéniteurs circulants que nous avons identifiés.
Une autre piste qui nous semble très intéressante est liée aux molécules d’adhésion. La dysfonction endothéliale dans l’HTAP est également caractérisée par l’activation et l’expression de molécules d’adhésion qui entrainent la migration de cellules inflammatoires et de progéniteurs participant au remodelage vasculaire. Les molécules d’adhésion sont exprimées par l’endothélium vasculaire et par les leucocytes en réponse aux signaux inflammatoires (Springer 1990). Alors qu!en conditions physiologiques l’expression des molécules d’adhésion est limitée, afin d’éviter la mise en place d’un processus inflammatoire, une expression importante de molécules d’adhésion est critique pour l’intégrité de la paroi vasculaire au cours de l’inflammation chronique. Chez l’homme, plusieurs publications décrivent une expression accrue de molécules d’adhésion dans la plaque d’athérome (Davies, Gordon et al. 1993; O'Brien, Allen et al. 1993; Johnson-Tidey, McGregor et al. 1994; O'Brien, McDonald et al. 1996). De plus, des taux élevés de molécules d’adhésion solubles ont été associés à une augmentation du risque d’accidents cardiovasculaires (Mulvihill, Foley et al. 2002). Nous avons mesuré une augmentation de l’expression de l’intégrine CD11b à la surface des fibrocytes et des monocytes circulants. CD11b, cruciale pour le fonctionnement normal des neutrophiles, macrophages et monocytes, est également importante dans le développement de la réponse inflammatoire. CD11b est faiblement exprimée et est présente dans sa conformation inactive sur les leucocytes circulants, mais est rapidement surexprimée sous l’influence des signaux inflammatoires (Hogg and Leitinger 2001). Dans le cas des monocytes et des fibrocytes, la surexpression de CD11b pourrait refléter leur activation au cours de la réponse inflammatoire et, par conséquent, une capacité accrue d’adhérer et de migrer au travers de la barrière endothéliale dans les tissus adjacents. Afin de compléter les données que nous avons obtenues, des études supplémentaires sont nécessaires. Il serait intéressant d’examiner
in vitro la capacité migratoire et l’adhésion des monocytes, dérivés du sang des patients
HTAP, sur les cellules endothéliales microvasculaires. Il serait également important d’étudier le profil d’expression des molécules d’adhésions sur les cellules endothéliales des artères distales pulmonaires. Cela pourrait permettre une meilleure
compréhension du mécanisme de la migration des cellules inflammatoires vers le site lésionnel au cours du développement de l’HTAP.
Destin des progéniteurs au cours du remodelage vasculaire
Quant au destin des progéniteurs dérivés de la moelle osseuse, à part les précurseurs des cellules endothéliales, des cellules musculaires lisses et des fibroblastes, discuté dans les détails dans l’introduction, les études récentes montrent qu’une population parmi les précurseurs endothéliaux caractérisés comme CD133+CD34+KDR+CD45+ représente une lignée hématopoïétique et donne la naissance à des macrophages pro-angiogéniques (Case, Mead et al. 2007; Yoder, Mead et al. 2007). Les macrophages appartiennent à des cellules du système immunitaire inné et contribuent à l’homéostasie tissulaire au cours du développement et chez l’adulte. Ils entrainent également la régénération tissulaire et le remodelage après une atteinte tissulaire grâce à l’induction d’une néoangiogenèse. Le mécanisme impliqué dans la reprogrammation des macrophages vers un phénotype angiogénique, est néanmoins pas connu. L’une des hypothèses est reliée aux cellules apoptotiques (Brecht, Weigert et al. 2011). Les auteurs montrent que les cellules apoptotiques dans des conditions de stress ou d’atteinte tissulaire sont capables d’induire des propriétés angiogéniques dans des macrophages primaires humains. Ils ont également déterminé le médiateur lipidique responsable de ce processus, la sphingosine-1-phosphate (S1P). L’activation des récepteurs de S1P (S1P1/3) provoque la surexpression de la cyclooxygénase-2, l’enzyme responsable de la production des prostanoïdes par les macrophages. La libération de la prostaglandine E2 (PGE2) en particulier, stimule la migration des cellules endothéliales. Il faut noter que parmi les mécanismes impliqués dans le développement de l’HTAP, l’apoptose des cellules endothéliales et la dénudation vasculaire jouent un rôle essentiel dans le déclanchement de la maladie. Selon cette hypothèse, les cellules endothéliales apoptotiques pourraient induire la reprogrammation des macrophages recrutés dans des poumons au stade précoce du développement de l’HTAP, comme cela a été montré sur les modèles expérimentaux (Frid, Brunetti et al. 2006).