En plus de leur rôle essentiel dans les réponses vasodilatatrices en libérant des facteurs relaxants, les cellules endothéliales de certaines artères et des veines peuvent aussi initier la contraction du ML vasculaire qui les entoure (Vanhoutte & De Mey, 1983). Intuitivement, les contractions dépendantes de l'endothélium pouvaient s'expliquer soit par la diminution des signaux relaxants endothéliaux (PGI2, NO, EDHF), soit par la production de substances vasoconstrictrices. Au fil du temps, il est devenu évident que les prostanoïdes, dérivés de la COX endothéliale, sont responsable de la plupart des contractions médiées par l'endothélium (Vanhoutte et al., 2005). En effet, très rapidement, des études ont démontré que des inhibiteurs non-sélectifs des COX prévenaient les contractions dépendantes de l’endothélium (Miller & Vanhoutte, 1985).
L’événement déclenchant la production et la libération des EDCFs est une augmentation intracellulaire de Ca2+ dans les cellules endothéliales. Une mobilisation de Ca2+ suite à une stimulation des récepteurs muscariniques par l’Ach, ou purinergiques par l’ATP, va initier la production d’EDCF, tout comme l’application du ionophore calcique A23187 (Katusic et al., 1988; Tang et al., 2007). Le Ca2+ va ensuite activer la phospholipase A2 (PLA2) et plus particulièrement la cPLA2 (dépendante du Ca2+) qui présente une sélectivité importante envers les phospholipides contenant de l'acide arachidonique (Burke & Dennis, 2009). L’acide arachidonique qui constitue le précurseur des prostaglandines le plus abondant est converti en endoperoxide par l’activité d’enzymes spécifiques, les COX. Les endoperoxides sont convertis en PGI2, TXA2, PGD2, PGE2 et/ou PGF2α par leurs synthases respectives (Bos et al., 2004). Les deux isoformes de COX, COX-1 et COX-2, ont la même capacité à catalyser la transformation de l'acide arachidonique en prostaglandines (Garavito & DeWitt, 1999). L’inhibition sélective de COX-1 qui est exprimée de façon constitutive dans la plupart des tissus abroge les contractions dépendantes de l'endothélium dans l'aorte de rat, alors que l’inhibition de l’isoforme inductible COX-2 n’a pas d’effet (Yang et al., 2003; Ospina et al., 2004). La COX-1 est aussi bien exprimée dans les cellules endothéliales que dans les CMLVs, mais la surexpression de cette isoforme observée dans l'aorte de rats SHR est quant à elle limitée aux cellules endothéliales (Tang & Vanhoutte, 2008). De même, des expériences démontrent que seule l'activation de la COX endothéliale contribue à la génération de l'EDCF diffusible dans l'aorte de rat SHR (Yang et al., 2003) et lors du vieillissement (Heymes et al.,
57 2000). L’ensemble de ces travaux indique que la COX-1 est l'isoforme constitutive préférentielle qui intervient lors des contractions dépendantes de l’endothélium dans les grandes artères des rongeurs. Cependant, avec le vieillissement ou la maladie, la COX-2 peut être induite et contribuer à la réponse de l’EDCF (Camacho et al., 1998; Shi et al., 2008).
L’endothélium produit d’autres substances pouvant provoquer une vasoconstriction : - Les espèces réactives de l'oxygène (ERO) sont générées durant le cycle d'activité normale du métabolisme, mais leur surproduction entraîne un stress oxydatif qui est couramment observée dans l'HTA, le diabète et l'athérosclérose. Lors de la génération de prostanoïdes par les COX, les ERO sont formées comme produits dérivés. Les ERO impliquées dans les réponses dépendantes de l’endothélium comprennent l’O2•-, le radical hydroxyle (OH•) et l’H2O2. Ces ERO peuvent agir soit directement comme EDCF soit indirectement en réduisant la biodisponibilité du NO et en activant les COX dans les CMLVs (Tang & Vanhoutte, 2009). Des études ont notamment montré, dans l’aorte de rat SHR, que la contraction dépendante de l’endothélium provoquée par l’Ach ou le ionophore calcique A23187 est accompagnée d’une augmentation de la production d’ERO (Tang et al., 2007) qui peut entrainer une sensibilisation de l’appareil contractile au Ca2+ des CML via l’activation de la voie de signalisation Rho/Rho kinase (Jin et al., 2004).
- L’endothéline, un peptide de 21 acides aminés, agit sur les CMLs via deux récepteurs appartenant à la superfamille des RCPG: ETA et ETB (Sakurai et al., 1990; Arai et
al., 1990). Il existe 3 isopeptides d’endothéline (ET-1, ET-2 et ET-3), mais seule l’ET-1 est
produite en condition normale. Les rôles spécifiques des récepteurs ETA et ETB ne sont pas encore complètement élucidés mais il est traditionnellement admis que le récepteur ETA
intervient dans la réponse vasoconstrictrice et proliférative des CMLs, associée à l'HTA, au diabète et d'autres maladies cardio-vasculaires et par conséquent est considéré comme le «mauvais» récepteur à l’endothéline. La liaison de l’ET-1 aux récepteurs ETA des CMLs stimule la formation d’IP3 et de DAG par l'intermédiaire de la PLC. L’augmentation de la force contractile est la conséquence d'une libération de Ca2+ du RS mais également de l’inhibition de la MLCP via l’activation de la voie Rho/Rho kinase. Les cellules endothéliales vasculaires expriment aussi des récepteurs à l’endothéline, exclusivement de type ETB, qui provoquent la libération de substances vasodilatatrices telles que le NO et la PGI2 (Miyauchi & Masaki, 1999). Ce mécanisme de vasodilatation disparait dans des situations pathologiques
reflétant un changement de profil d'expression de ces récepteurs dans ces conditions (Verhaar
et al., 1998; Bohm et al., 2002). En effet, l’action de l’ET-1 sur les récepteurs ETB
endothéliaux semble prévenir l'apparition d'une dysfonction endothéliale, comme il a récemment été montré dans un modèle murin KO pour le récepteur ETB endothélial (Bagnall
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II. Voie de l’AMPc dans le système vasculaire
L’AMPc (tout comme le GMPc) régule une grande variété de processus dans la plupart des cellules, y compris celles du système cardiovasculaire. Ainsi, au niveau vasculaire, les agents provoquant une élévation de l'AMPc ont des effets à court terme, tels que la relaxation du ML, et à long terme tels que la modulation de l'expression de gènes et l’inhibition de la prolifération et de la migration des CMLV. De plus, l'AMPc régule dynamiquement la perméabilité vasculaire assurée par l’endothélium, ainsi que la capacité des cellules endothéliales à libérer des facteurs vasoactifs ou chimiotactiques.
Les niveaux d’AMPc intracellulaires sont finement contrôlés par leur synthèse grâce à l’AC mais également par leur dégradation par des enzymes spécifiques (PDE) capables d’hydrolyser l’AMPc en 5’AMP qui devient alors inactif, ou par son extrusion de la cellule via les protéines d’efflux multidrug-resistance protein (MRP).
La diversité des fonctions de l’AMPc est susceptible d'être associée à différentes organisations spatio-temporelles des réponses associées. Cette régulation dépend de l'organisation de plusieurs complexes macromoléculaires composés de nombreux partenaires impliqués dans la voie de signalisation de l’AMPc tels que les RCPG couplés à Gs (tels que les récepteurs β-AR, les récepteurs IP…), les AC, les PDE, les PKA et les protéines d'ancrage. Parmi ces partenaires, les récepteurs β-AR constituent un élément clé physiologique d’activation de cette voie, alors que les PDEs jouent un rôle crucial dans la régulation de l'intensité, la durée et la compartimentation du signal AMPc intracellulaire.