VEGF

VEGF est le facteur de croissance le plus étudié et le plus important pour la formation vasculaire. Il est nécessaire pour la vasculogenèse, l’angiogenèse et la lymphangiogenèse durant les premiers stades de l’embryogenèse et chez l’adulte. VEGF est impliqué dans tous les stades de l’angiogenèse par l’augmentation de la perméabilité vasculaire, la stimulation du remodelage de la matrice extracellulaire, l’induction de la prolifération et la migration des cellules endothéliales, l’inhibition de l’apoptose, l’augmentation de la formation de branches dans la néoformation des vaisseaux et la régulation du diamètre de la lumière (Mariotti & Maier, 2006).

Chez les mammifères, la famille de VEGF contient 5 membres (VEGF-A, -B, -C, – D et PlGF). On retrouve aussi des protéines reliées structurellement au VEGF chez le parapoxvirus (VEGF-E) et le venin de serpent (T.f. svVEGF (Tremiresurus flavoviridis

snake venom VEGF)). Ces facteurs se lient à trois récepteurs tyrosines kinases (VEGFR1,

VEGFR2, VEGFR3) et à des corécepteurs (HSPGs (Heparan Sulphate Proteoglycans) et NRPs (NeuRoPilins)) (voir la figure 9 pour les différentes interactions ligands-récepteurs) (Shibuya, 2008).

Le VEGF-A (appelé ici VEGF) est le facteur le plus important pour l’angiogenèse. Il est une glycoprotéine homodimérique de 45 kDa qui lie l’héparine et les récepteurs VEGFR1 et VEGFR2 (Ferrara, 2005). Il existe sous plusieurs isoformes résultant d’épissage alternatif du gène VEGF. La forme majeure du VEGF est le VEGF-A165

(Ferrara, 2005). Le gène de VEGF-A est régulé au niveau transcriptionnel et post- transcriptionnel. L’expression de VEGF-A est augmentée par plusieurs facteurs de croissance comme PDGF, FGF, IGF-1 et TNF- ainsi que par les œstrogènes (Appelmann, Liersch, Kessler, Mesters, & Berdel, 2010). Ces facteurs de croissance agissent par le biais de facteurs de transcription comme le complexe Fos/Jun et NF-B (Nuclear Factor-kappa

B) (Shibuya, 2008). L’hypoxie régule aussi l’expression du gène de VEGF-A. En présence

VEGF-A et augmente sa transcription. L’hypoxie favorise aussi la stabilité de l’ARN messager de VEGF-A au niveau de la post-transcription, ce qui augmente la quantité de la protéine VEGF-A (Shibuya, 2008). Les activités biologiques du VEGF-A sont nombreuses dans la vasculogenèse et l’angiogenèse. Celui-ci est impliqué dans la différentiation des cellules endothéliales progénitrices dans l’embryogenèse. Il stimule la croissance, la survie, la formation de tubules et la migration des cellules endothéliales. Il stimule aussi la sécrétion de facteurs de croissance et de survie et l’expression de molécules d’adhésion (VCAM-1, ICAM-1) dans les cellules endothéliales. VEGF-A augmente les composantes des voies de coagulation (TPA, PAI-1). Il est aussi un important facteur de perméabilité vasculaire ainsi que de vasodilatation par la production de NO (Shibuya, 2008). L’absence de VEGF-A chez des souris knock-out est létal au niveau de l’embryon (Carmeliet, et al., 1996).

Les récepteurs de VEGF sont des récepteurs tyrosines kinases qui ressemblent à la famille des récepteurs de PDGF. Leur structure peut être séparée en quatre régions. Ils ont un domaine extracellulaire pour lier le ligand, un domaine transmembranaire, un domaine tyrosine kinase et une région carboxyle terminale en aval (Appelmann, et al., 2010). Le domaine extracellulaire de VEGFR1 et VEGFR2 est organisé en sept immunoglobulines tandis que la cinquième immunoglobuline du VEGFR3 est remplacée par un pont disulfure (Olsson, Dimberg, Kreuger, & Claesson-Welsh, 2006). L’activité des VEGFRs peut être régulée positivement ou négativement. Lors de la liaison du ligand au récepteur, il y a dimérisation de celui-ci. Le récepteur peut se dimériser en homodimère ou en hétérodimère. Il y a donc ensuite activation du récepteur par autophosphorylation. Des protéines sont ensuite recrutées et induisent des voies de signalisation qui impliquent des seconds messagers. La régulation négative du récepteur se fait par une rapide déphosphorylation par des phosphatases spécifiques pour les tyrosines. Il peut y avoir aussi dégradation du récepteur par les voies de protéasomes ou internalisation du récepteur et dégradation dans les lysosomes (Olsson, et al., 2006). La figure 9 présente les différents ligands de VEGF et leurs récepteurs.

Figure 9. Propriétés et complexes de signalisation des récepteurs VEGF et de leurs ligands. a) VEGFs se lient à trois VEGFR tyrosines kinases, menant à la formation de VEGFR homodimères et hétérodimères. b) La signalisation de VEGFR est modulée par différents corécepteurs. VEGFs et VEGFRs lient les corécepteurs comme HSPG et neuropilines. c) Formation du complexe mécano-sensoriel par le flux sanguin (blood flow). Figure tirée de (Olsson, et al., 2006).

Le VEGFR2 ou KDR ou FlK-1 chez la souris joue un rôle important dans la néovascularisation physiologique et pathologique. Il est un récepteur pour VEGF-A. VEGF-C et VEGF-D peuvent lier aussi ce récepteur après un traitement protéolytique. Outres les cellules endothéliales, VEGFR2 est aussi présent dans les cellules souches hématopoïétiques, les mégacaryocytes, les plaquettes et les cellules progénitrices de la rétine (Rajalakshmi, Gopalakrishnan, & Kartha, 2008). VEGFR2 induit plusieurs signaux intracellulaires par la phosphorylation de plusieurs tyrosines. PLC se lie à Tyr1175 phosphorylé et active la voie de PKC-Raf-MEK-MAPK/ERK1/2 qui permet la prolifération des cellules endothéliales (Takahashi, Yamaguchi, Chida, & Shibuya, 2001). Cette liaison active aussi la voie de PKC-eNOS pour la perméabilité vasculaire (Olsson, et al., 2006). La survie et la migration des cellules endothéliales sont induites par la liaison de Shb à Tyr1175 phosphorylé qui active la voie de PI3K (Holmqvist, et al., 2004). Le flux sanguin et les forces de cisaillement influencent le développement et remodelage vasculaire en formant le complexe mécano-sensoriel (VEGFR2, PECAM-1 et VE-cadherin) qui active la voie des intégrines (Tzima, et al., 2005). VE-cadherin peut se lier à VEGFR2 et les tyrosines kinases cytoplasmiques Src et Yes pour réguler la perméabilité vasculaire en desserrant les jonctions cellulaires (Bazzoni & Dejana, 2004). La souris knock-out pour VEGFR2 meurt durant l’embryogenèse par une déficience dans la vasculogenèse (Shalaby, et al., 1995).