Le vieillissement vasculaire

Les vaisseaux sanguins font partie des organes les plus précocement et durement affectés lors du vieillissement. Le vieillissement vasculaire est un phénomène physiologique naturel qui peut être accompagné de pathologies comme l’athérosclérose, l’hypertension artérielle, l’anévrisme etc. Les grosses artères sont les plus affectées alors que les modifications des vaisseaux de petit calibre sont plus mineures. Les modifications artérielles structurales et fonctionnelles qui interviennent chez l’Homme au cours du vieillissement normal et en cas d’hypertension et d’athérosclérose sont récapitulées dans le tableau 2. On note principalement un dysfonctionnement endothélial, un épaississement de l’intima et souvent de la média, avec une accumulation de protéines matricielles, comme le collagène.

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On note également une augmentation de la rigidité artérielle, qui résulte de la dégradation de l’élastine par les MMPs qui sont up-régulées.

Le vieillissement peut être influencé par des facteurs génétiques ou des facteurs environnementaux. La déficience génétique en élastine, chez la souris, par exemple conduit à un processus alternatif du vieillissement au cours duquel la paroi vasculaire est épargnée de l’épaississement et de l’altération de la vasoconstriction médiée par les récepteurs alpha adrénergiques qui sont observés classiquement chez les souris sauvages (Pezet M et al. 2008).

La nourriture aussi a un effet sur le vieillissement vasculaire. La déficience en fer ou en acide ascorbique induit une altération de la structure et de la fonction vasculaire au cours du vieillissement (Hill CH et al. 2007, Ely JT 2004). Alors qu’une restriction calorique préserve la structure aortique des altérations associées au vieillissement (Fornieri C et al. 1999).

Tableau 2 : Modifications de la structure, fonction et composition artérielle avec l’âge, l’hypertension et

l’athérosclérose. D’après Najjar SS et al

2005

Dans les grosses artères, on note une augmentation du diamètre artériel, et un épaississement de l’intima (figure 26) grâce à une migration des cellules musculaires lisses de la media vers cette tunique. On note aussi un épaississement (moindre que celui de l’intima) de la media alors que le nombre de cellules musculaires lisses diminue. Ceci est dû à une accumulation de matrice extracellulaire, en particulier du collagène et de la fibronectine, ainsi qu’à une hypertrophie des cellules musculaires lisses.

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Figure 26: Vieillissement de l’intima artérielle. Modifications mophométriques de la paroi aortique de rats, montrant un épaississement significatif de l’intima (5 fois) chez les rats âgés (droite) comparés aux rats jeunes (gauche). D’après D’après Najjar SS et al. 2005

L’accumulation des produits terminaux de glycation (ou AGE) dans les artères avec l’âge conduit à l’établissement de liaisons croisées entre les molécules de collagène, ce qui le rend peu sensible à l’hydrolyse, permet son accumulation et modifie ses propriétés mécaniques en le rigidifiant. Une augmentation de la quantité de collagène I et III d’un facteur 4 a été observée dans l’aorte de rats au cours du vieillissement (Qiu Hongyu et al.

2007). La quantité d’élastine, quant à elle, semble ne pas être sensiblement modifiée au cours du vieillissement (Spina M et al. 1983, Pezet M et al 2008), mais quelques expériences ont indiqué une certaine diminution liée à l’âge (Cox RH et al 1983). La synthèse de l’élastine s’arrête très tôt après la naissance (quelques semaines chez la souris) (Davis EC 1995). Avec l’âge, l’élastine subit des modifications structurales qui sont la conséquence de la rupture due à la fatigue (failure), de la calcification, de l’action des MMP, de la glycation potentielle, ou de l’action de l’homocystéine. O’Rourke était le premier à suggérer que l’amincissement et la fragmentation de l’élastine artérielle au cours du vieillissement sont dus à la fatigue de l’élastine (O’Rourke MF et al 1976). Des expériences sur l’élastine d’aorte de porc ont montré que celle-ci subit des modifications structurales lors d’étirements cycliques. Plus l’étirement sur l’anneau d’élastine est important, plus la rupture survient tôt au cours des cycles successifs d’étirement (voir figure 27). Si les études sur l’effet du vieillissement sur les microfibrilles sont rares, il a néanmoins été suggéré que les microfibrilles des zonules (dépourvues d’élastine) subissent des modifications d’ordre structural (Hanssen E et al. 2001).

L’aorte ascendante subit la plus forte expansion en diamètre (10% contre 2-3% pour les artères de petit calibre) pendant le cycle cardiaque. C’est une des raisons pour lesquelles la fragmentation de l’élastine est plus importante à cette localisation que partout ailleurs dans l’arbre vasculaire.

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Figure 27 : Rupture de l’élastine due à la fatigue. Le nombre de cycles avant rupture d’anneaux d’élastine aortique de porc augmente lorsque l’extension maximale de l’anneau pendant chaque cycle d’étirement est réduite. D’après Greenwald SE 2007

Ces modifications structurales des composants des artères élastiques liées au vieillissement se traduisent par une altération des fonctions élastiques (de lissage de flux sanguin) de ces artères. Les artères élastiques, en particulier l’aorte, deviennent plus rigides, ce qui augmente l’impédance artérielle. Les ondes de réflexion se propagent plus rapidement (augmentation de la vitesse de l’onde pulsée (PWV)), ce qui a pour conséquence de diminuer la pression diastolique et d’augmenter la pression systolique et donc la pression pulsée qui est la différence entre les deux pressions précédentes. L’augmentation de la pression systolique demande plus de travail au ventricule gauche pour pouvoir pousser le sang dans les artères.

Ceci conduit à une hypertrophie du ventricule gauche qui, à son tour, va prolonger le temps de contraction du cœur. La durée de la systole augmente et celle de la diastole diminue.

L’augmentation de la durée de la systole va induire une augmentation supplémentaire de la pression à la fin de la systole du fait des ondes de réflexion (O’Rouke MF et Hashimoto J 2007, Greenwald SE 2007).

Dans la microcirculation, aucun changement structural majeur des vaisseaux n’a été détecté au cours du vieillissement. Des modifications fonctionnelles comme l’altération de la vasodilatation dépendante ou non de l’endothélium ont cependant été notées (Christensen KL et Mulvany MJ 2001, James MA et al. 2006). Ces altérations pourraient être dues à l’incapacité des artères proximales de lisser le flux sanguin et d’empêcher les fluctuations de pression de s’étendre jusque dans les artérioles et capillaires, altérant à terme l’endothélium (figure 28).

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Figure 28 : Effet de l’âge sur les variations de la pression pulsatile entre le ventricule gauche et les capillaires. Noter l’extension des pulsations jusque dans la microcirculation chez les sujets âgés (droite) avec des artères rigides, comparés aux sujets jeunes (gauche). D’après O’Rouke MF et Hashimoto J. 2007

Le vieillissement apparait ici comme un processus normal qui altère la structure et la fonction des différents organes, en particulier les vaisseaux sanguins qui sont les premiers et les plus touchés. Dans les vaisseaux sanguins, l’altération des fibres élastiques au cours du vieillissement perturbe l’homéostasie des tissus et conduit à des pathologies vasculaires. Les fragments issus de la dégradation des fibres élastiques contribuent à l’initiation ou à l’entretien de ces pathologies, par le biais de la signalisation qu’ils induisent dans les cellules vasculaires en se fixant sur leurs récepteurs à la surface de ces dernières. Les altérations initiales des fibres élastiques au cours du développement sont déterminantes dans les pathologies vasculaires qui apparaissent au cours du vieillissement. Des facteurs environnementaux comme la nourriture ont aussi une influence sur le vieillissement.

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