Rôle des microfibrilles et de leurs composants associés

De manière générale, les microfibrilles interagissent in vitro avec plusieurs types cellulaires incluant les cellules endothéliales et les cellules musculaires lisses (Bax DV et al 2003) et sont les médiateurs de l’adhérence de ces cellules. Plusieurs composants des microfibrilles contenant le motif RGD, comme les fibrillines, la fibuline-5 et la MAGP-2, interagissent aussi avec les cellules par l’intermédiaire des intégrines.

La fibuline-5 interagit avec les cellules endothéliales humaines (HUVECs) de manière dépendante de la séquence RGD (Nakamura T et al. 2002). Elle annule la capacité des cellules endothéliales à effectuer le bourgeonnement angiogénique (sprouting) sous l’effet du VEGF, en inhibant leur prolifération et l’invasion dans une matrice de Matrigel (Albig AR et Schiemann WP 2004). La fibuline-5 humaine recombinante entière interagit avec les cellules musculaires lisses humaines via les intégrines alpha5 beta1 et alpha4 beta1 sans induire d’effet ni sur la prolifération ni sur la migration de ces cellules (Lomas AC et al 2007).

MAGP-2 qui, contrairement à son homologue MAGP-1, contient un domaine RGD, interagit fortement avec plusieurs types cellulaires (fibroblastes, chrondrocytes, ostéoblastes, cellules endothéliales et cellules musculaires lisses) via l’intégrine alphaV beta3. Elle intervient dans le processus d’étalement de toutes ces cellules à l’exception des cellules endothéliales (Gibson MA et al. 1999)

LTBP-1 interagit avec les cellules musculaires lisses de rats diabétiques via l’intégrine beta-3 et accélère la migration de ces cellules, ce qui suggère sa contribution à l’épaississement intimale chez ces rats. Par contre, elle a une activité adhésive limitée sur les cellules musculaires lisses témoins (Kanzaki T et Otabe M 2003). Des expériences sur des corps embryoïdes en développement ont montré que LTBP-1 favorise la différenciation des cellules souches embryonnaires en endothélium par un mécanisme probablement dépendant du TGF-beta (Gualandris A et al 2000). LTBP-2 est impliquée dans l’adhérence dépendante de RGD et induit la migration des cellules de mélanomes (Vehviläinen P et al. 2003). Cet

effet de LTBP-2 est restreint aux seules cellules de mélanomes puisque les autres types cellulaires n’adhèrent pas sur LTBP-2.

La décorine, un petit protéoglycane riche en leucine, inhibe la prolifération et la migration des cellules endothéliales humaines et la formation de structures tubulaires endothéliales in vitro (Davies Cde L et al 2001). Elle induit aussi la calcification des cellules musculaires lisses en culture.

Le versican, protéoglycane abondant de la paroi de vaisseaux sanguins, augmente la prolifération et la migration des cellules endothéliales, et lie l’intégrine 1 (Kenagy RD et al.

2006).

I. . . . Rôle de la fibrilline-1

Le rôle de la fibrilline-1 dans la signalisation cellulaire commence à être connu grâce à des études sur des modèles de souris portant des mutations dans le gène de la fibrilline-1, et des expériences in vitro utilisant des fragments spécifiques de la fibrilline-1 recombinante.

Des fragments représentant différentes parties de la fibrilline-1 ont été étudiés (figure 10).

Figure 11: Fragments de la fibrilline-1 humaine recombinante recouvrant toute la longueur de la fibrilline-1. L’astérisque correspond aux six domaines cbEGF dans les fragments PF10 et PF11 qui régulent TGF beta. D’après Chaudry SS et al. 2007.

30

31

Parmi ces fragments, ceux contenant le motif RGD ont été les plus étudiés. Des études structurales ont mis en évidence la présence de ce motif et sa disponibilité dans la molécule de fibrilline-1 (Lee SS et al 2004) (figure 8). Les fragments recombinants de fibrilline-1 contenant le motif RGD interagissent avec les récepteurs de type intégrine (alpha5 beta1, alphaV beta3, alphaV beta6) sur plusieurs types cellulaires incluant les cellules endothéliales, les cellules musculaires lisses et les fibroblastes (Sakamoto H et al. 1996, Pfaff M et al 1996, Bax DV et al. 2003 et 2007, Porst M, Williamson R et al. 2008). Les intégrines sont des récepteurs cellulaires qui sont importants dans plusieurs fonctions cellulaires dont l’adhérence, la migration et la prolifération. Les intégrines jouent aussi un rôle important dans la morphogénèse vasculaire (Stupack DG et Cheresh DA 2004). Ces fragments interviennent dans l’interaction, l’adhérence et la migration des fibroblastes et des cellules mésengiales in vitro (Sakamoto H et al. 1996, Pfaff M et al 1996, Bax DV et al. 2003 et 2007, Porst M 2006, Williamson MR et al. 2008), et augmentent aussi l’expression et la production de MMP-1 et MMP-3 (Booms P et al. 2005). D’autres fragments de fibrilline-1, ne contenant pas le motif RGD, se sont aussi avérés importants dans la signalisation cellulaire. Notamment, les fragments contenant le motif GxxPG, qui est une séquence de reconnaissance d’EBP (Elastin Binding Protein), ont montré des propriétés chimiotactiques sur les macrophages, comparables à celles des fragments de dégradation de l’élastine (Guo G et al 2006). Ces fragments augmentent aussi la production de MMP-1 sur des fibroblastes humains (Booms P et al 2006). Les microfibrilles, par l’intermédiaire de la fibrilline-1 entre autres, séquestrent les facteurs de croissance comme le TGF beta. Les fragments de fibrilline-1 contenant la séquence codée par les exons 44-49 (PF10 et PF11) régulent la biodisponibilité du TGF beta1.

Ces fragments augmentent la signalisation par le TGF-beta1 actif endogène et de Smad-2. Le mécanisme présumé de cette régulation est le suivant : PF10 interagit avec la partie N-terminale de la fibrilline-1 située au niveau de la zone d’interaction des microfibrilles avec le complexe large latent (LLC) composé de TGF beta latent, LTBP et de LAP (Latency Associated Peptide). Cette interaction déplace le complexe LLC et libère le TGF-beta actif par un mécanisme inconnu (figure 12). La fibrilline-1 interagit et contrôle aussi la signalisation de plusieurs facteurs de croissance de la famille des BMPs. La partie N-terminale de la fibrilline-1 interagit avec le prodomaine des BMP-2, -4 et -7 (Sengle G et al 2008). Certaines mutations de la fibrilline-1 rendent la molécule susceptible à des protéases (Booms P et al. 2000, Reinhardt DP et al 2000b) avec pour conséquence la libération de fragments potentiellement actifs. Certains de ces fragments pourraient activer les MMPs dont la production est accrue dans le syndrome de Marfan (pathologie génétique humaine due à la

mutation du gène de la fibrilline-1 et caractérisée surtout par des anévrismes et dissections aortiques). D’autres activent le TGF-beta qui est aussi un des éléments clés dans la pathogénèse du syndrome de Marfan, surtout au niveau pulmonaire (Neptune ER et al. 2003).

In vivo, des éléments montrent un rôle de signal cellulaire intrinsèque pour la fibrilline-1. Au niveau vasculaire, par exemple, les microfibrilles interagissent avec les cellules musculaires lisses et, en traversant la lame basale, les cellules endothéliales dans l’aorte de souris en développement (Davis EC et al 1994 et 1993). Cette interaction fait au moins intervenir la fibrilline-1. Cette hypothèse est renforcée par plusieurs faits : 1°) le décollement de l’endothélium dans l’aorte de souris déficientes en fibrilline-1 (fbn1-/-) (Carta L et al. 2006), 2°) l’altération de la fonction endothéliale lorsque la fibrilline-1 est mutée (Chung AW et al. 2007a, Wilson DG et al. 1999) dans le syndrome de Marfan, 3°) la perte de contact entre les lames élastiques et les cellules musculaires lisses et l’altération phénotypique de ces cellules dans la média de l’aorte de souris portant une mutation dans le gène de la fibrilline-1 (Bunton TE et al 2001).

Figure 12 : Modèle de régulation de la biodisponibilité de TGF beta par le fragment de fibrilline-1 PF10. Le complexe LLC sécrétée s’associe avec les microfibrilles. Le fragment PF10 (en orange) libéré par protéolyse, se lie aux microfibrilles en interagissant spécifiquement avec la partie N-terminale de la fibrilline-1 (en bleu) et inhibe par conséquent l’interaction de LLC, qui se fait par LTBP (en rouge) avec les microfibrilles. Ceci conduit à la libération de LLC et une augmentation de TGF beta actif.

D’après Chaudhry SS et al 2007 J Cell Biol.

32

33