Mise en évidence de dysfonctions liées au développement de l'endométriose péritonéale : contributions angio-inflammatoires des cytokines et prostaglandines

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Mise en évidence de dysfonctions liées au

développement de l’endométriose péritonéale

Contributions angio-inflammatoires des cytokines et

prostaglandines

Thèse

Halima Rakhila

Doctorat en microbiologie-immunologie

Philosophiae doctor (Ph.D.)

Québec, Canada

© Halima Rakhila, 2016

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iii

Résumé

L'endométriose est une maladie gynécologique, touchant les femmes en âge de procréer. Cette pathologie est caractérisée par la présence de tissu endométrial ectopique, c'est-à-dire en dehors de la cavité utérine. Des dysfonctions du système immunitaire sont de plus en plus souvent suspectées comme étant un des éléments responsables de la pathogenèse de cette maladie. L’objectif général de ce projet a donc été d’étudier les mécanismes cellulaires de molécules pro-inflammatoires aux propriétés variées et à l'expression anormalement élevée dans cette pathologie, que sont MIF et les prostaglandines PGE2 et PGF2α, dans les

anomalies inflammatoires et invasives en cause dans cette pathologie. La première partie de nos travaux a porté sur l’étude d’un modèle murin de l’endométriose déficient du gène MIF. Le nombre et le volume des lésions collectées à partir des souris déficientes pour le gène MIF sont significativement inférieurs à ceux mesurés dans des souris sauvages utilisées comme contrôle. L’analyse par PCR des cellules isolées des lésions de souris déficientes du gène MIF a révélé une expression réprimée des protéines d’adhésion, d’inflammation et d’angiogenèse. Ces données démontrent pour la première fois que le MIF agit directement sur la croissance et la progression de lésions d’endométriose in vivo. Une partie de nos travaux a porté sur les molécules nécessaires au métabolisme de PGE2 et PGF2α dans l'endomètre eutopique des femmes normales

et l'endomètre eutopique et ectopique des femmes atteintes d'endométriose. Selon nos données, l'expression de certains de ces facteurs est perturbée durant cette maladie, ce qui peut avoir des effets délétères sur la physiologie de la procréation. La stimulation des cellules ectopiques par PGF2α entraîne une libération accrue

de VEGF et CXCL-8, ceci via l'induction de COX-2 et des deux variants d’épissage du récepteur FP. De plus, la PKC joue un rôle dans ce phénomène, dépendamment et indépendamment de la PLC. Par son effet inducteur sur la libération de VEGF et CXCL-8, PGF2α pourrait favoriser l'aspect inflammatoire et le

développement ectopique des lésions d'endométriose, notamment par des phénomènes d’angiogenèse et de prolifération cellulaire accrus. L'effet de PGF2α sur la libération de VEGF et CXCL-8 par les cellules

endométriales ectopiques pourrait également expliquer les quantités élevées de ces cytokines dans le liquide péritonéal des femmes atteintes d'endométriose, un phénomène suspecté dans l'infertilité et les douleurs associées à cette maladie. Nos derniers résultats obtenus à partir du liquide péritonéal montrent un profil cytokinique en faveur de l’angiogenèse et la prolifération des lésions d’endométriose, avec une forte augmentation des facteurs suivants : EGF, FGF-2, IL-1α, MIP-1β, TGFα, PDGF-AA, PDGF-BB, MCP-3, sCD40L, Gro Pan, IL-17α, MDC et Rantes, confortant nos observations préalables redéfinissant la maladie comme étant d’origine angio-inflammatoire. L'endométriose et ses symptômes sont des phénomènes complexes ayant probablement plus qu'une seule origine. Parmi les nombreux facteurs à l'expression altérée dans l'endométriose, notre étude montre que MIF, PGE2 et PGF2α, ainsi qu’une pléthore de facteurs

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v

Abstract

Endometriosis is a menstrual disorders, is mainly diagnosed in the peritoneal cavity by the presence of lesions, which are thought to originate from the endometrium. Little is known about the causes of endometriosis and no targeted treatment is available. Our studies were the first to show functional defects involving the immune system in the endometrium, i.e. before this tissue migrates and grows into abnormal locations. Our current main hypothesis is that endometriosis development requires a combination of immune dysfunction involving factors, such as MIF, PGE2 and PGF2α. Using a mouse model where MIF-knock out (KO) mice received

intra-peritoneal injection of endometrial tissue from MIF-KO or syngenic wild type (WT) mice and vice versa, we first revealed that MIF genetic depletion resulted in a marked reduction ectopic endometrial tissue growth, a disrupted tissue structure and a significant downregulation of the expression of major inflammatory, cell adhesion, survival and angiogenic factors relevant to endometriosis pathogenesis, whereas MIF add-back to MIF-KO mice significantly restored endometriosis-like lesions number and size. This study provides compelling evidence for the role of MIF in endometriosis development and its possible interest for a targeted treatment of endometriosis. We then revealed for the first time multiple defects in PG biosynthesis and receptivity pathways, which differ between eutopic intrauterine and ectopic endometrial tissues and may, owing to the wide spectrum of PG properties, contribute to the initial steps of endometrial tissue growth and development and have an important role to play in the pathogenesis and symptoms of this disease. Afterward, we focussed on PGF2α which

markedly up-regulated PGE2, CXCL-8 and VEGF secretion in endometriotic cells, through COX-2 activation.

Such an effect was abolished by AL8810, a specific FP antagonist, and significantly down-regulated after specific inhibition of FP different variants signalling pathways. PGF2α enhanced angiogenesis through

endothelial tubal formation and proliferation processes. These results show for the first time that PGF2α exerts

an indirect angiogenic effects by interacting with ectopic stromal cells and induces the secretion of major angiogenic factors via FP signalling pathways. This study provides evidence for a new mechanism underlying endometriosis development and pathophysiology. As our last data showed distinct patterns of peritoneal fluid cytokine concentrations in endometriotic women most notably a marked increase in EGF, FGF-2, IL-1α, MIP-1β, TGFα, PDGF-AA, PDGF-BB, MCP-3, sCD40L, Gro Pan, IL-17α, MDC and Rantes. These changes may exacerbate the local peritoneal angiogenic and proliferative reaction observed in women with endometriosis, and contributes to its pathophysiology. Inflammation is a major hallmark of endometriosis and angiogenesis is crucial to ectopic endometrial tissue growth. Once viewed as archetypical mediators of inflammation and pain, prostaglandins and angiogenic cytokines should be now regarded major promoters of endometriotic lesions growth.

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vii

Table des matières

Résumé ... iii

Abstract ... v

Table des matières ... vii

Liste des tableaux ... xi

Liste des figures ... xiii

Liste des abréviations ... xv

Avant-propos ... xxi

1 Introduction générale ... 1

1.1 Revue de la littérature ... 3

1.1.1 Généralités ... 3

1.1.2 Épidémiologie et manifestations cliniques de l’endométriose ... 4

1.2 Pathogénie de l’endométriose ... 10

1.2.1 Les grandes théories mécanistiques et facteurs de prédisposition ... 10

1.2.2 Anomalies multi-étapes observées au cours du développement de l’endométriose ... 14

1.3 Le facteur inhibiteur de la migration des macrophages ... 21

1.3.2 Fonctions de MIF dans l’endométriose ... 24

1.4 Les prostaglandines ... 27

1.4.2 Fonctions des prostaglandines dans l’endométriose ... 31

1.5 Les stratégies thérapeutiques de l’endométriose ... 34

1.6 Modèles animaux de l’endométriose ... 36

1.6.1 Les modèles rongeurs... 36

1.6.2 Les modèles primates non-humains ... 37

1.7 Hypothèse et objectifs de recherche ... 39

2 Article I : Macrophage migration inhibitory factor is involved in ectopic endometrial tissue growth and peritoneal-endometrial tissue interaction in vivo: A possible link to endometriosis development ... 41

2.1 Résumé ... 44

2.2 Abstract ... 45

2.3 Introduction ... 46

2.4 Materials and Methods ... 48

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2.6 Discussion ... 54

2.7 Acknowledgments ... 57

2.8 References ... 58

2.9 Figures and tables ... 62

3 Article II : Identification of multiple and distinct defects in prostaglandin biosynthetic pathways in eutopic and ectopic endometrium of women with endometriosis ... 71

3.1 Résumé ... 74

3.2 Abstract ... 75

3.4 Materials and methods ... 78

3.5 Results ... 81

3.7 Acknowledgements ... 88

4 Article III : Abnormal expression of prostaglandin E2 and F2α receptors in patients with endometriosis ... 99

4.1 Résumé ... 102

4.2 Abstract ... 103

4.4 Materials and methods ... 106

4.5 Results ... 108

5 Article IV : Prostaglandin F2α stimulates the production of angiogenic factors via distinct FP signaling pathways in ectopic stromal cells ... 125

5.1 Résumé ... 128

5.4 Material and methods ... 131

5.5 Results ... 136

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ix

6 Article V : Promotion of angiogenesis and proliferation cytokines patterns in peritoneal fluid from women with endometriosis ... 159

6.1 Résumé ... 162

6.4 Material and methods ... 166

6.5 Results ... 168

7 Synthèse et perspectives générales ... 181

7.1 État de l’art ... 183

7.2 Le facteur inhibiteur de la migration des macrophages, une cytokine clé dans l’endométriose .... 184

7.2.1 Apport de mes travaux ... 184

7.2.2 Limitations et perspectives ... 185

7.3 Dérégulation ectopique du métabolisme de PGE2 et PGF2α ... 189

7.4 La PGF2α, un médiateur lipidique négligé dans l’angiogenèse associée à l’endométriose... 194

7.5 Rôles potentiels de facteurs cytokiniques du liquide péritonéal dans la pathogenèse de l’endométriose ... 198

7.6 Conclusion ... 201

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xi

Liste des tableaux

Tableau 1-1 : Proportion des principaux signes cliniques observés chez une cohorte de patientes souffrant d'endométriose ... 5 Tableau 2-1 : Primer sequences for RT-qPCR ... 62 Tableau 2-2 : Development of endometriosis-like lesions in KOmice versus WT mice ... 63 Tableau 2-3 : Effect of rhMIF add-back in MIF-/- _{mice or specific inhibition of MIF in MIF}+/+_{mice on the}

development of endometriosis-like lesions ... 64 Tableau 3-1 : PGs biosynthetic and catabolic enzyme RNA expression in eutopic and ectopic endometrium of endometriosis versus control patients according to endometriosis stage ... 97 Tableau 3-2 : Eicosanoid biosynthetic and catabolic enzyme RNA expression in eutopic and ectopic

endometrium of endometriosis versus control patients according to menstrual cycle phase, assessed by real-time PCR ... 98 Tableau 4-1 : List of primers used for qRT-PCR ... 120 Tableau 4-2 : Effect of endometriosis and menstrual cycle phase on expression of prostaglandin receptors and transporters in endometrium. ... 121 Tableau 5-1 : Patient clinical characteristics, endometriotic tissue biopsy material origin, and analytical

procedures performed... 147 Tableau 6-1 : List of measured cytokines ... 176

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Liste des figures

Figure 1-1 : Apparence des lésions d’endométriose à la coelioscopie. ... 6

Figure 1-2 : Classification de l'endométriose selon le R-AFS (1985). ... 7

Figure 1-3 : Illustration de l’axe hypothalamo-hypophyso-ovarien ... 17

Figure 1-4 : Résumé du processus pathogénique de l'endométriose ... 20

Figure 1-5 : Mode d'action de MIF ... 24

Figure 1-6 : Metabolisme et régulation des prostaglandines E2 et F2α ... 31

Figure 2-1 : Stereomicroscopic observation of endometriosis-like lesions... 65

Figure 2-2 : Development of endometriosis-like lesions in KO/KO mice and control WT/WT mice. ... 66

Figure 2-3 : Effect of endometrial tissue inoculation and treatment on the body weight and survival rate of animals. ... 67

Figure 2-4 : Immunostaining and histological examination of murine endometrial implants. ... 68

Figure 2-5 : Real-time PCR analysis of the expression of genes mainly involved in cell adhesion and vascularisation of endometriosis-like lesions. ... 69

Figure 3-1 : Expression of PGE2, PGF2α biosynthetic enzymes and PG catabolic enzyme 15-PGDH mRNA in eutopic and ectopic endometrium of women with endometriosis versus disease-free women (controls). ... 94

Figure 3-2 : Representative immunohistochemical staining of COX-1, COX-2, mPGES-1, mPGES-2 and cPGES in endometrium of control women, and eutopic and ectopic endometrium of women with endometriosis. ... 95

Figure 3-3 : Representative immunohistochemical of AKR-1B1, AKR-1C3 and 15-PGDH in endometrium of control women, and eutopic and ectopic endometrium of women with endometriosis. ... 96

Figure 4-1 : Expression of PGE2 and PGF2α receptors and prostaglandin transporters in endometrium. ... 118

Figure 4-2 : Expression of PGE2 and PGF2α receptors and prostaglandin transporters in endometrium at different stages of endometriosis. ... 119

Figure 4-3 : Representative immunohistochemical staining of EP1, EP2, EP3, EP4, and FP in endometrium of healthy women and in eutopic and ectopic endometrium of endometriosis patients. ... 122

Figure 4-4 : Representative immunohistochemical staining of PGT and total MRP4 in endometrium of healthy women and in eutopic and ectopic endometrium of endometriosis patients. ... 123

Figure 5-1 : Prostaglandin E2 and F2α in peritoneal fluid of endometriosis patients and COX-2 expression by ectopic stromal cells in culture ... 151

Figure 5-2 : Expression of VEGF and CXCL-8 in stimulated ectopic and eutopic stromal cells from endometriosis patients (dose-dependent and time-dependent effect of PGF2α) ... 152

Figure 5-3 : Detection of FP receptor mRNA and protein in ectopic stromal cells from endometriosis patients ... 153

Figure 5-4 : Stimulation of secretory, proliferative, migratory and angiogenic functions by Prostaglandin F2α 154 Figure 5-5 : Involvement of the phospholipase C and COX-2 pathways in the specific increase in VEGF and CXCL-8 expression in PGF2α-stimulated ectopic stromal cells from endometriosis patients ... 156

Figure 6-1 : Comparative analysis between normal and endometriosis patients for all 41 soluble factors. .... 177

Figure 6-2 : Peritoneal fluid concentrations of soluble factors according to disease stages. ... 178

Figure 6-3 : Peritoneal fluid concentrations of soluble factors according to cycle menstrual phases and fertility status. ... 179

Figure 7-1 : Shématisation d’une co-culture organotypique de tissu endométrial avec des cellules mésothéliales péritonéales. ... 186

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Figure 7-2 : Résultats préliminaires montrant que MIF augmente (A) l’ARNm de COX-2, (B) la production de PGF2α, (C) l’ARNm de VEGF et (D) la production de PGE2 dans les cellules mésothéliales péritonéales. .... 187

Figure 7-3 : Résultats préliminaires présentant l’analyse Western Blot (WB) des récepteurs de MIF. ... 188 Figure 7-4 : Isolation de cellules endométriales à partir de Laser Capture Microdissection. ... 192 Figure 7-5 : Résultats préliminaires montrant que MIF stimule la sécrétion de PGE2 (A) et PGF2α (B) dans une

lignée cellulaire épithéliale. ... 195 Figure 7-6 : Modèle in vivo de l’angiogenèse chez la souris. ... 197

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xv

Liste des abréviations

15-PGDH : 15-hydroxyprostaglandine déshydrogénase

ABCC : MRP membre de la sous-famille C de la famille des transporteurs avec casette liant l’ATP AINS : Anti-inflammatoires non-stéroïdiens

AKR 1B1 : Aldo-kéto-reductase 1B1 AKR 1C1 : Aldo-kéto-reductase 1C1 AKR 1C2 : Aldo-kéto-reductase 1C2 AKR 1C3 : Aldo-kéto-reductase 1C3 AKR : Aldo-kéto-réductases

AMPc : Adénosine monophosphate cyclique Anova : One-way analysis of variance AP-1 : Activator protein-1

BAX : BCL2-associated X protein BCL2 : B-cell lymphoma-2 BSA : Bovine serum albumin Ca2+ _: _{Calcium intracellulaire}

CAMP : Membrane chorio-allantoïdiennes de poulet CBR1 : carbonyle réductase-1

CD36 : Scavenger receptor 36 CD44 : Cluster of differentiation 44 CD74 : Cluster of differentiation 74

CFDA : Carboxyfluorescin diacetate succinimidyl ester COX-1 : Cyclo-oxygénase 1

COX-2 : Cyclo-oxygénase 2 COX-3 : Cyclo-oxygénase 3

cPGES : Cytosolic prostaglandin E synthase cPLA2α : Phospholipase A2α cytoplasmique

CRE : Élément de réponse à l’AMPc

CREB : Cyclic adenosine 3’, 5’-monophosphate-responsive element binding protein CXCL-8 : Interleukine-8, IL-8

CXCR2 : Récepteurs de CXCL-8 CXCR4 : Récepteur du fusin DAB : 3,3’-diaminobenzidine

DNA : Acide deoxyribonucleique, Deoxyribonucleic acid dNTP : Deoxynucléoside triphosphate

E2 : Estradiol

ECM : Matrice extracellulaire, extracellular matrix

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EGFR : Récepteur au facteur de croissance épidermique EIA : Colorimetric enzyme immunoassay

ELISA : Enzyme-linked immunosorbent assay Eotaxin-1 : Chemokine (C-C motif) ligand 11 EP1 : Récepteur de PGE2 1

EP2 : Récepteur de PGE2 2

ERK1/2 : Extracellular signal-regulated kinases 1 and 2

FGF : Facteur de croissance des fibroblastes, Fibroblast growth factor Flt-3L : Fms-related tyrosine kinase 3 ligand

FP : Récepteur de PGF2α

Fractalkine : Chemokine (C-X3-C motif) ligand 1 FSH : Follicular stimulating hormone G-CSF : Granulocyte-colony stimulating factor GFP : Green fluorescent protein

GM-CSF : Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor GnRH : Gonadolibérine, Gonadotropin-releasing hormone GRO pan : Chemokine (C-X-C motif) ligand 1, 2 and 3 GSK3 : Glycogène synthase kinase 3

HBSS : Hank’s balanced salt solution HEK : Human embryonic kidney cells line HMEC : Human microvascular epithelial cells line IFNα2 : Interferon α 2

IFNγ : Interféron γ

IL-1 RA : Antagoniste du récepteur de l'interleukin 1 IL-1 α : Interleukine 1 α IL-1 β : Interleukine 1 β IL-10 : Interleukine 10 IL-12 (p40) : Interleukine 12 (p40) IL-12 (p70) : Interleukine 12 (p70) IL-13 : Interleukine 13 IL-15 : Interleukine 15 IL-17α : Interleukine 17 α IL-2 : Interleukine 2 IL-3 : Interleukine 3 IL-4 : Interleukine 4 IL-5 : Interleukine 5 IL-6 : Interleukine 6

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xvii IL-7 : Interleukine 7

IL-9 : Interleukine 9

IM : Injection intramusculaire IP : Injection intrapéritoneal

IP-10 : Chemokine (C-X-C motif) ligand 10 IP-3 : Inositol phosphate 3

ISO-1 : (S,R)-3-(4-Hydroxyphenyl)-4,5-dihydro-5-isoxazole acetic acid, methyl ester Jab-1 : Jun-activation domain-binding protein 1

JNK : c-Jun N-terminal kinase KIR : Récepteurs inhibiteurs tueurs

KO : knock-out

LH : Luteinizing hormoen LPS : Lipopolysaccharides

MAPK : Mitogen-activated protein kinases

MCP-1 : Chemokine (C-C motif) ligand 2, Monocyte chemoattractant protein-1 MCP-3 : Chemokine (C-C motif) ligand 7

MDC : Chemokine (C-C motif) ligand 22 MgCl2 : Magnésium

MIF : Facteur inhibiteur de la migration des macrophages MIP-1α : Chemokine (C-C motif) ligand 3

MIP-1β : Chemokine (C-C motif) ligand 4 MMP : Métalloprotéinases

mPGES-1 : Microsomal prostaglandin E synthase-1 mPGES-2 : Microsomal prostaglandin E synthase-2

MRP : Transporteur de type protéine associé à la résistance aux médicaments multiples, Multidrug resistance protein

NADH : Nicotinamide adénine dinucléotide hydrogène NADP+ : Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate

NADPH : Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate hydrogène NGF : Facteur de croissance des nerfs, Nerve growth factor NK : Cellules tueuses naturelles, Natural Killer

NSAID : Non-steroidal anti-inflammatory drugs

OATP : Polypeptides transportant des anions organiques à 12 domaines transmembranaires OXIM-11 : (E)-4-Hydroxybenzaldehyde-O-cyclohexanecarbonyloxime

PBS : Phosphate-buffered saline solution

PDGF-AA : Platelet-derived growth factor alpha polypeptide

PDGF-AB/BB : Platelet-derived growth factor alpha and beta polypeptide PF : Liquide péritonéal, peritoneal fluid

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xviii PGD2 : Prostaglandine D2 PGE2 : Prostaglandine E2 PGF2α : Prostaglandine F2α PGH2 : Prostaglandine H2 PGI2 : Prostaglandine I2

PGT : Transporteur d'influx des prostaglandines, Prostaglandin transporter PI3K/AKT : Phosphatidyl-inositol 3-kinase/AKT

PI3-K : Kinase PI3 PKA : Protéine kinase A PKC : Protéine kinase C

PLCβ : Phospholipase C isoforme β PPARγ2 : Proliférateur de péroxisome γ2 R-AFS : Revisited American Fertility Society

RANTES : Chemokine (C-C motif) ligand 5, Regulated on activation normal T cell expressed and secreted

rhMIF : Proteine recombinante MIF humaine RNA : Acide ribonucleique, Ribonucleic acid RT : Température pièce, Room temperature

RTqPCR : Quantitative real-time polymerase chain reaction sCD40L : Ligand soluble du CD40

SP-1 : Specific protein-1

TGFα : Transforming growth factor α

TIMP : Inhibiteur des métalloprotéases, Tissue inhibitor of metalloproteinase TLR-4 : Toll-like receptor-4

TNFα : Facteur de nécrose tumoral α, Tumor necrosis factor α TNFβ : Facteur de nécrose tumoral β, Tumor necrosis factor β

VEGF : Facteur de croissance des cellules endothéliales vasculaires, Vascular endothelial growth factor

VEGF-A : VEGF isoforme A

WB : Immunobuvardage, Western blot WT : Phénotype sauvage, Wild-type

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Avant-propos

Remerciements

Mes premiers remerciements vont naturellement à feu mon directeur de thèse.

Dr Ali Akoum a été le premier à m’accueillir dans son laboratoire. Il a su volontiers transmettre son savoir à tous ceux qui le côtoyaient. Malgré son destin tragique, sa détermination, sa volonté d'exceller et sa passion pour les sciences resteront un modèle pour tous. Suite à son décès, lorsqu’on me faisait perdre le nord, j’ai pu garder le cap grace aux souvenirs des nombreux échanges que nous avions eu ensemble, des visions scientifiques qu’il partageait avec moi et de ses conseils dans les domaines de la reproduction et de l’inflammation. Il était et restera un excellent scientifique.

En second lieu, je tiens à remercier Dr Marc Pouliot, pour avoir offert le gîte et le couvert à mes collègues et moi-même le temps de mes expérimentations. Je tiens également à lui montrer ma reconnaissance pour avoir accepté de me mener administrativement jusqu’au bout de mon doctorat. Du début, jusqu’à la fin il ne m’a souhaité que du bonheur, je ne peux que lui rendre la pareille.

Je remercie les Drs Nicolas Flamand, Madeleine Lemyre et Carlos Reyes-Moreno de m'avoir fait l'honneur d'être les membres de mon jury de thèse et d’avoir accepté la tâche d’examinateur de ce manuscrit. J'éprouve un profond respect pour leur travail et leur parcours, ainsi que pour leurs qualités humaines. Leur regard critique, juste et avisé, et ce malgré leur emploi du temps déjà bien chargé, qu'ils ont apportés sur mes travaux ne peux que m'encourager à être encore plus perspicace et engagée dans mes recherches. Vos remarques et commentaires ont jeté un courant d'air frais qui m’a permis de clarifier certains points de ce manuscrit.

Il va aussi de soi que mes remerciements vont aux équipes de chirurgie gynécologique de l’Hôpital Saint François d’Assise ainsi que du Centre Hospitalier Universitaire Laval. Je souhaite exprimer ma gratitude envers les Drs Bazin, Bellehumeur, Bergeron, Blanchet, Cyr, Daris, Fontaine, Gagnon, Girard, Grégoire, Guillemette, Leboeuf, Rousseau, Roy, Verreault, et Rhéaume. Je n’oublie, bien évidemment pas, la formidable équipe de professionnel de la santé qui entoure les chirurgiens-gynécologues dans leur quotidien.

Faire une thèse, c’est une échappée solitaire au milieu de compagnons de fortune (ou d'infortune). On ne se rend pas toujours compte à quel point ils peuvent être importants dans le travail et dans la vie, jusqu'au jour où nos chemins se séparent. Je ne remercierai pas Nadège Michaud, Asmaa Lachaab, Nathalie Bourcier, Richard Réhel, et tant d’autres bonnes personnes de l’Hôpital Saint François d’Assise. Je me contenterai juste de regretter les moments que l'on a passés autour des incomparables Muffins du vendredi, nos fréquentes discussions sur de nombreux sujets, allant du futur de l'endométriose aux recettes pleines de sirop d’érable, mais aussi votre précieuse aide dans mes travaux. Bien évidemment, je n’oublie pas l'axe des maladies inflammatoires et infectieuses qui m’ont généreusement accueillie le temps de finir mes travaux de recherche.Sans leur générosité, bonne humeur et l'intérêt manifesté à l'égard de ma recherche, je n'aurais jamais pu terminer ce travail doctoral. Vous m'avez permise de progresser dans cette phase délicate de « l'apprenti-chercheur ».

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J’ai par ailleurs, quelques remerciements personnels à formuler :

À mes parents,

À mes chers parents bien-aimés pour qui il n’existe pas de mots assez forts qui décrivent mon amour à leurs égards. Je suis tellement fière et heureuse de vous avoir pour parents. Vous avez toujours été présents et m’avez souvent soutenue au cours de mes études dans les bons comme dans les mauvais moments, de près comme de loin… Merci de tout cœur car sans votre aide, votre courage, votre confiance et votre patience, je n’en serais pas là aujourd’hui. Je vous aime si fort.

À mes grands-parents,

Où que vous soyez, merci pour votre présence dans ma vie et dans mon cœur.

To Michael and Jan,

I would also like to say a heartfelt thank you to Jan and Michael James, from Adelaide (Australia) for always believing in me and encouraging me to follow my dreams.

À mes amis,

Abdérahim, Anne-Claire, Audrey, Cécile, Jouda, Julien, Nicolas, Pauline, Yann : Ces amis de Québec et

d’ailleurs qui ont travaillé au quotidien à mes côtés. Individus de cœur bon et honnête, toujours prêts à soutenir une collègue dans le besoin.

Claire et Estelle, Céline, Damien, Guillaume, Noémie et Clément, Peter, Roberta, Yannick, … et tant d’autres que je m’abstiens de nommer tellement la liste est longue: Amis qui loin des yeux n’ont jamais

été loin de mon cœur. Vos échanges amicaux et chaleureux m’ont toujours apporté le réconfort nécessaire au cours des moments joyeux, festifs et parfois tristes qui ont jalonné ce doctorat.

À ces enseignants, mentors et amis qui depuis mes 17 ans (si ce n’est moins!) ont su me guider, me

conseiller et m’éduquer en tant que femme du monde. Je pense notamment au Dr Eric Brauns.

Tant de formidables personnes que je tiens sincèrement à remercier pour leur soutien amical et chaleureux tout le long de cette aventure, qui ont chacune à leur façon, et ce, à différentes étapes de mon cheminement, contribué, d’une manière ou d’une autre, à la réalisation de cette thèse de doctorat.

Pour votre amitié si précieuse et pour avoir été si souvent là pour moi, une pluie de « Merci » s’échappe de mon cœur, mettez-vous à l’abri! Merci, merci, merci, merci, merci, merci, merci, merci, merci, merci, merci,…

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Contributions

Cette thèse est présentée avec insertion d'articles et comporte 7 chapitres.

Chapitre I : L’introduction présente un résumé sur l’endométriose et les différents facteurs angio-inflammatoires modulant la maladie, leur rôle dans les systèmes physiologique et pathologique humains, ainsi que l’hypothèse et les objectifs de cette thèse. Cette introduction vise à mettre en contexte les résultats qui sont présentés dans 5 articles correspondant à autant de chapitres.

J'ai réalisé la majeure partie des expériences relatives à mon projet, et qui sont présentées dans les chapitres suivants. De plus, j'ai contribué à l'analyse des résultats et rédigé la première version des manuscrits présentés ci-dessous. Les Drs Marc Pouliot et Ali Akoum, en tant que superviseurs de la thèse, ont contribué au design expérimental et à la révision de chacun des manuscrits. Les auteurs intermédiaires ont soit participé à la réalisation de certaines des expérimentations, soit au recrutement des patientes participants à nos études, ou aux précieuses conversations qui ont permis de rédiger les discussions.

Chapitre II : Macrophage migration inhibitory factor is involved in ectopic endometrial tissue growth and peritoneal-endometrial tissue interaction in vivo: A possible link to endometriosis development. Halima

Rakhila, Karine Girard, Madeleine Lemyre, and Ali Akoum. Publié dans Plos One.

Chapitre III : Identification of multiple and distinct defects in prostaglandin biosynthetic pathways in eutopic and ectopic endometrium of women with endometriosis. Halima Rakhila, Cédric Carli, Marlène Daris, Madeleine Lemyre, Mathieu Leboeuf and Ali Akoum. Publié dans Fertility and Sterility.

Chapitre IV : Abnormal expression of prostaglandin E2 and F2α receptors and transporters in patients with

endometriosis. Halima Rakhila, Nathalie Bourcier, Ali Akoum and Marc Pouliot. Publié dans Biomed Research International.

Chapitre V : Prostaglandin F2α stimulates the production of angiogenic factors via distinct FP signaling

pathways in ectopic stromal cells. Halima Rakhila, Mahera Al-Akoum, Isabelle Dubuc, Charles Doillon, Annie Gravel, Nicolas Lacroix-Pépin, Mathieu Leboeuf, Madeleine Lemyre, Ali Akoum, Marc Pouliot. Manuscrit soumis, en Février 2016, dans Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism.

Chapitre VI : Promotion of angiogenesis and proliferation cytokines patterns in peritoneal fluid from women with endometriosis. Halima Rakhila, Mahera Al-akoum, Marie-Eve Bergeron, Mathieu Leboeuf, Madeleine Lemyre, Ali Akoum and Marc Pouliot. Publié dans Journal of Reproductive Immunology.

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1.1 Revue de la littérature

1.1.1 Généralités

Quatre siècles après sa première description moderne par Schroen (1690), un siècle après sa reconnaissance comme entité clinique par Sampson (1918), l’endométriose reste encore une maladie énigmatique, multifactorielle et multidimensionnelle. Issu du grec endon [end(o)-], signifiant en-dedans ; du grec mêtro [-mètre, métr(o)-, -métrie], matrice, relatif à l'utérus ; et du grec -ôsis [-ose], suffixe désignant des maladies non inflammatoires ou/et des états chroniques, l’endométriose est définie par la présence de tissu similaire à celui de l’endomètre utérin dans diverses localisations, y compris extra-abdominales où il peut notamment réagir aux stimuli hormonaux exogènes ou endogènes. On parle ainsi d’implant endométriosique ou encore de lésion d’endométriose. Son histoire naturelle est très variable, avec tous les stades de sévérité et d’évolutivité possibles. L’endométriose n’a pas de symptômes pathognomoniques1_{, et pas de traitement universel. Les}

différents traitements envisagés ont pour objectifs de diminuer la douleur et d’atténuer les problèmes d’infertilité. Elle reste en 2016 un problème gynécologique majeur, impliquant un recours fréquent aux soins, y compris chirurgicaux, des coûts considérables, en dépense de santé et de coûts humains (perte de productivité et altération de la qualité de vie entre autres). L’endométriose est la 3ème_{cause d’hospitalisation}

pour motif gynécologique en Amérique du Nord (McLeod and Retzloff 2010). Le coût des hospitalisations pour endométriose aux Etats-Unis était de 579 millions de dollars en 1992 (Zhao, Wong et al. 1998), de 54 millions d’euros en Italie en 2009 (Luisi, Lazzeri et al. 2009), et de près de 1.8 milliards de dollars au Canada en 2009 (Levy, Osenenko et al. 2011) . Les coûts directs sont représentés par les consultations médicales, les interventions chirurgicales, les traitements et la prise en charge des troubles de la fertilité. Ces dépenses sont en augmentation constante. Les autres coûts indirects sont liés à une baisse de productivité au travail et aux arrêts de travail évalués à près de 33 jours par an. Pour toutes ces raisons, il est important de faire progresser les connaissances sur cette maladie, pour ainsi permettre la mise en place d’un traitement efficace.

1_{On dit d'un}_{signe clinique}_{ou d'un}_symptôme_{qu'il est pathognomonique lorsqu'il est caractéristique d'une seule}_maladie_{donnée et qu'il permet d'en}

(28)

4

1.1.2 Épidémiologie et manifestations cliniques de l’endométriose

1.1.2.1 Prévalence et incidence

Depuis quelques décennies, on commence doucement à lever le voile sur l’endométriose, une maladie qui touche environ 10 à 15 % des femmes en âge de procréer (Giudice 2010). L’endométriose est méconnue du grand public puisque plus de 2/3 des femmes ne connaissent pas l’existence même de cette maladie (Fourquet, Gao et al. 2010). De fait, le diagnostic de l’endométriose est généralement évoqué après l’apparition des premiers symptômes, en moyenne après 3 à 11 ans, ce qui en fait une pathologie courante présentant le plus grand retard diagnostique (Pugsley and Ballard 2007). Bien évidemment, ce retard aggrave la maladie et ses conséquences. Par rapport à d’autres pathologies gynécologiques, les données scientifiques concernant l’endométriose sont relativement récentes, car la maladie a été pratiquement redécouverte au cours des deux dernières décennies, après la généralisation de l’exploration laparoscopique dans la pratique gynécologique.

La prévalence exacte de l’endométriose est donc très difficile à estimer. En effet, les différentes études ont été menées dans certains groupes de population : étude au décours de bilans d’infertilité, de stérilisations tubaires, d’investigations étiologiques de douleurs, ou d’autres thématiques gynécologiques. Seule la coelioscopie2_{avec biopsie permet d’affirmer le diagnostic en cas de symptômes (Kennedy, Bergqvist et al.}

2005). Cet examen n’est pas utilisé en routine ou en dépistage chez des femmes asymptomatiques et il souffre de performances diagnostiques dépendantes de l’opérateur (Stripling, Martin et al. 1988; Olive and Schwartz 1993; Zondervan, Yudkin et al. 2001; Moses and Clark 2004). De plus, il existe des implants3

endométriosiques asymptomatiques spontanément résolutifs. En l’absence de marqueur fiable de la maladie (May, Conduit-Hulbert et al. 2010; May, Villar et al. 2011), une évaluation précise de la prévalence dans la population est impossible. En 2011, Buck Louis et al. estiment cette prévalence à au moins 11% (Buck Louis, Hediger et al. 2011), et en cumulant les cas où l’on retrouverait des implants endométriosiques, soit macroscopiquement soit histologiquement, ceci donnait une incidence de 34%. Alors que chez les femmes infertiles, la prévalence s’élève entre 20 et 30% (Eskenazi and Warner 1997; Ozkan, Murk et al. 2008). Chez les femmes présentant des douleurs pelviennes, la prévalence varie, selon les études, entre 25 et 70% (Eskenazi and Warner 1997). Il est important de noter que les implants endométriosiques asymptomatiques représentent 25 à 50% des cas (Salvat 2001; Luisi, Lazzeri et al. 2009). Fritel et al. rapportent que la prévalence d’une découverte des implants d’endométriose au décours d’une coelioscopie chez une patiente asymptomatique varie de 6 à 50% des cas (Fritel 2007). Il y a peu de risque que des femmes présentant des implants endométriosiques minimes deviennent symptomatiques (Moen and Stokstad 2002).

2 _{La cœlioscopie, appelée également « laparoscopie » est une technique chirurgicale mini-invasive de diagnostic et d'intervention dans la cavité} abdominale.

3_{Petits fragments de tissu endométrial situés à la surface du péritoine ou à celle des divers organes de la cavité abdominale. Ils sont aussi appelés} lésions endométriosiques.

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5 La valeur prédictive de chacun des signes cliniques, isolément ou non, est difficile à évaluer du fait de la richesse des diagnostics différentiels associés à ces symptômes (Kennedy, Bergqvist et al. 2005). La douleur pelvienne chronique est au centre de la symptomatologie de l’endométriose, mais la définition de cette douleur varie en fonction des auteurs (Panel and Renouvel 2007). Elle peut parfois inclure sous ce nom les dysménorrhées et les dyspareunies, ce qui entraîne un biais fréquent dans les études cliniques. Cependant, Bazot et al. (Bazot, Thomassin et al. 2004; Bazot, Lafont et al. 2009; Bazot, Gasner et al. 2011) retrouvent, dans une étude sur 92 femmes ayant bénéficié d’une coelioscopie, la proportion des signes cliniques ci-dessous :

Tableau 1-1 : Proportion des principaux signes cliniques observés chez une cohorte de patientes souffrant d'endométriose

Symptômes Définition Pourcentage

de patientes

Dysménorrhée Menstruation douloureuse 85.9 %

Dyspareunie Douleur survenant lors des rapports sexuels 68.5 %

Douleurs pelviennes chroniques Douleurs incapacitantes durant au moins 6 mois 33.7 % Infertilité 12 mois de rapport sexuels non-protogés sans

conception

22.8 %

Asthénie Etat de faiblesse général 15.3 %

Dysurie Difficulté à uriner 3.2 %

1.1.2.2 Classification de l’endométriose

Plusieurs classifications, basées sur l’aspect macroscopique des implants endométriosiques, sont envisageables pour décrire les différents stades de la pathologie. Ainsi, l’histoire naturelle de l’endométriose détermine la classification en 3 types (Figure 1-1):

- L’endométriose péritonéale superficielle qui retrouve potentiellement tous les implants typiques4_et

atypiques. Elle est constituée d’implants et d’adhérences secondaires aux processus inflammatoires. - L’endométriose profonde correspond à une infiltration du péritoine, du rétro-péritoine et/ou de la paroi

des organes abdominaux ou pelviens.

- Le kyste endométriosique ovarien est un kyste adhérent à la face postérieure du ligament large et éventuellement aux organes adjacents, tels que les ovaires.

4_{La lésion superficielle typique est dite en poudre brûlée ou en coup de feu, de couleur bleutée, noire ou marron foncé, en forme de rétraction ou de} petit nodule kystique. Les lésions atypiques ou subtiles décrites sont des lésions rouges (pétéchiales, vésiculaires, polypoïdes, hémorragiques ou en flammèches), des vésicules claires, des plaques blanches, des cicatrices, des poches péritonéales ou des zones décolorées en jaune-brun.

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6

Figure 1-1 : Apparence des lésions d’endométriose à la coelioscopie.

A-B) Lésion d’endométriose superficielle indiquée par des flèches noires. Noter la fine vascularisation en continuité avec le tissu péritonéal et l’absence de fibrose. C) Lésion d’endométriose profonde (flèche noire). Noter la forte pigmentation associée aux microhémorragies. D) Rupture d’un kyste endométriosique sur l’ovaire (flèche noire). (Issue de http://www.radiologyassistant.nl/) Il semble que 80% des implants endométriosiques subissent des variations périodiques en fonction du cycle hormonal (Shchedrina, Selezneva et al. 1980). Les implants endométriosiques peuvent former des adhérences entre eux ou avec les structures adjacentes. Elles sont plus ou moins denses, et vascularisées, et entraînent des rétractions qui peuvent désorganiser l’anatomie du petit bassin.

Le score du Revisited American Fertility Society (R-AFS) est un score macroscopique établi au décours de la coelioscopie (1985). Bien qu’il existe d’autres méthodes de classification, le score R-AFS est classiquement utilisé dans le monde entier. Il permet de répertorier les implants endométriosiques et classe l’endométriose en 4 stades de sévérité. Il est fait de la somme des implants endométriosiques observés, de leur localisation, de la profondeur et de l’étendue des implants endométriosiques, tel que présentés dans la Figure 1-2. En revanche, elle ne prend pas en compte l’activité ou le retentissement des implants endométriosiques. La corrélation entre la sévérité de ce score et la symptomatologie est, cependant, médiocre.

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7

Figure 1-2 : Classification de l'endométriose selon le R-AFS (1985).

Représentation schématique des organes génitaux de la femme (utérus, trompes utérines et ovaires), montrant les implants endométriosiques (tâches noires) implantés sur l’utérus, les ovaires ou les ligaments avec plus ou moins d’adhésion selon la sévérité de la maladie.

1.1.2.3 Symptomatologie associée à l’endométriose

Il s’écoule de 3 à 11 ans entre la manifestation des premiers symptômes et la pose du diagnostic. Probablement surtout du fait de la diversité des symptômes. Il faut bien savoir que les patientes attendent en moyenne 4,7 ans avant une première consultation. Le fait que de nombreuses femmes s’entendent alors dire au cours de leur cycle menstruel5_{que les « douleurs menstruelles sont normales » et que l’endométriose}

n’entre pas, ou que très tardivement, dans la palette des diagnostics, laisse songeur.

Les foyers d’endométriose réagissent à l’influence cyclique des œstrogènes et de la progestérone, comme l’endomètre eutopique, par une prolifération et par une sécrétion excessive d’hormones et d’autres facteurs, tel que le glycogène. Sous l’effet de la stimulation locale, en interaction avec les cellules de l’immunité du liquide péritonéale entre autres, des substances inflammatoires sont sécrétées. Le tableau clinique de l’endométriose est donc très variable, comme indiqué précédemment dans le Tableau 1-1. Cependant, il est observé que la majorité des patientes symptomatiques souffrent de douleurs et/ou d’infertilité.

1.1.2.3.1 Douleurs

Les douleurs sont dues aux microhémorragies cataméniales6_{et à l’inflammation au niveau des implants}

endométriosiques, aux infiltrations endo- et peri-nerveuses et aux adhérences péritonéales associées. De ce fait, les douleurs peuvent être cycliques et/ou chroniques (Roman and Puscasiu 2008). Il existe une corrélation entre les douleurs et l’importance des adhérences, la profondeur et le nombre des implants endométriosiques

5_{Le cycle menstruel est l'ensemble des phénomènes physiologiques, survenant le plus souvent de façon périodique, qui préparent l'organisme de la} femme à une éventuelle fécondation. L’endomètre se modifie lui aussi durant le cycle menstruel. L’endomètre est la paroi intérieure de l’utérus qui sert de nid au futur fœtus. Avant l’ovulation, il s’épaissit grâce aux oestrogènes, il s’agit de la phase proliférative afin d’accueillir un fœtus de façon plus convenable et confortable pour le développement de celui-ci, pendant la fenêtre d’implantation embryonnaire. Ceci se fait au cours de la phase sécrétoire grâce à la combinaison d’œstrogène et de progestérone (dominance progestérone). Lorsqu’il n’y a pas de fécondation, les taux d’œstrogène et de progestérone chutent brutalement, l’endomètre se dégénère et s’élimine avec les menstruations (phase menstruelle).

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8

(Fauconnier, Fritel et al. 2009), ainsi que l’intensité des dysménorrhées ou des douleurs chroniques diffuses (Perper, Nezhat et al. 1995). Les douleurs se retrouvent dans 30 à 50% des cas. Les douleurs abdominopelviennes chroniques sont les plus fréquentes lorsqu’il y a une atteinte profonde des intestins. Elles s’expliquent par les atteintes du tractus digestif, et les adhérences. Elles sont aspécifiques et variables. Les dysménorrhées sont souvent décrites comme intermittentes, précises, spasmodiques et irradiantes. Elles sont secondaires aux implants endométriosiques (infiltration nerveuse), à la réaction inflammatoire environnante (libération de médiateurs chimiques) et aux processus adhérentiels (déformant les organes adjacents). Elles sont de ce fait rythmées par les variations hormonales du cycle. Dans le cas de la dyspareunie, elle s’explique par une atteinte sous péritonéale postérieure, avec en particulier une atteinte des ligaments et de la cloison recto vaginale. On retrouve davantage de dyspareunie en présence des implants endométriosiques atypiques lors de la coelioscopie.

1.1.2.3.2 Infertilité

Dans l’étude de Fourquet et al., 90% des femmes atteintes d’endométrioses ont eu des difficultés à procréer et 48% ont eu recours à la procréation médicalement assistée. Inversement, 20 à 50% des femmes infertiles ont une endométriose (Fourquet, Gao et al. 2010). Elle s’explique par les séquelles adhérentielles et obturantes dans le cas d’endométriose sévère. L’infertilité est d’autant plus prononcée que l’endométriose est avancé en termes de classification R-AFS. Le degré d’infertilité dépend du niveau de l’atteinte. Il est de 36% dans l’endométriose péritonéale, de 25% dans les localisations ovariennes et de 85% dans les localisations tubaires. La baisse de fertilité s’explique également par d’autres phénomènes comme en témoigne les difficultés accrues lors de la procréation médicalement assistée. Il est noté, par exemple, des defaillances lors de la production d’ovocytes, ou encore pendant l’implantation embryonnaire (Giudice, Telles et al. 2002; Tomassetti, Meuleman et al. 2006; Paskulin, Cunha-Filho et al. 2012). Une proportion plus élevée de fausses couches explique également la baisse de la fertilité. On remarque par ailleurs davantage de pré-éclampsie, de menaces d’accouchements prématurés, de prématurités, de retard de croissance intra-utérin (Hadfield, Lain et al. 2009). La fréquence et la sévérité des autres symptômes endométriosiques est la même que les femmes soient infertiles ou non.

1.1.2.3.3 Autres symptômes

Comme il a été décrit précédemment (Tableau 1-1), la symptomatologie de l’endométriose est riche et variée, parmi laquelle on retrouve aussi des troubles intestinaux et urinaires ainsi que des troubles anxio-dépressifs. En effet, il a été mis en évidence que les femmes atteintes d’endométriose ont une hypersensibilité viscérale et une proportion plus élevée de troubles fonctionnels intestinaux (ex : diarrhée et constipation). Selon Seamen et al., les symptômes digestifs sont secondaires à la réaction inflammatoire cyclique générée par les implants endométriosiques au contact de la paroi digestive (Seaman, Ballard et al. 2008). Les symptômes urinaires sont plus fréquents en cas d’atteinte profonde de la vessie. Ils se manifestent par les dysuries et des

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9 faux besoins. Quant aux troubles anxio-dépressifs, il semble que ceux-ci soient davantage liés aux douleurs pelviennes et au caractère chronique de la maladie, qu’à l’endométriose même. L’impact sur la qualité de vie est souvent retrouvé dans les études, où l’on constate une altération du sentiment de bien-être, de la vie sexuelle et de la vie professionnelle.

(34)

10

1.2 Pathogénie de l’endométriose

1.2.1 Les grandes théories mécanistiques et facteurs de prédisposition

L’endométriose est définie par la présence et le développement anormal de tissu endométrial (glande et stroma de la muqueuse utérine eutopique), œstrogèno-dépendant et résistant à la progestérone, en dehors de la cavité utérine (Giudice 2010). On parle également d’endométriose extra-utérine, dite ectopique, pour la distinguer de l’adénomyose dans laquelle on retrouve des cellules endométriales au sein du myomètre (Taran, Stewart et al. 2013). La pathogénie de l’endométriose est encore aujourd’hui incertaine. Les principales hypothèses physiopathologiques expliquant la présence d’implants endométriosiques reposent sur 4 grandes théories (van der Linden 1996; Nalbanski 2002) :

1- La théorie du reflux 2- La théorie de la métaplasie 3- La théorie de l’induction 4- La théorie lymphatique

Cependant, aucune n’explique à elle seule l’ensemble des formes cliniques ni ne permet de rendre complètement compte de l’hétérogénéité phénotypique et histologique de la maladie.

1.2.1.1 La théorie du reflux

La théorie du reflux est la théorie de l’implantation de Sampson décrite en 1927 (Sampson 1927), elle reste la théorie la plus acceptée par la communauté scientifique. Elle repose sur l’existence du reflux menstruel et sur la capacité du tissu endométrial à rester viable et à s’implanter en dehors de la cavité utérine (Halme, Hammond et al. 1984). L’endométriose serait donc la conséquence d’un reflux de fragments endométriaux par les trompes lors des menstruations. Les dépôts de cellules endométriosiques s’accumuleraient du fait d’un défaut de désintégration de ce matériel endométrial par le système de surveillance immunitaire, soit par un dysfonctionnement de ce système d’épuration (ex : défaillance des macrophages), soit par des reflux menstruels excessifs. Ces cellules actives s’auto-immuniseraient, devenant capables d’infiltrer le mésothélium péritonéal, entres autres, sur un mode inflammatoire inapproprié et de générer une angiogenèse. Le développement d’implants endométriosiques ectopiques provoquerait une réaction inflammatoire locale, qui ne permet pas d’éliminer le tissu, mais qui au contraire entretiendrait donc sa survie et son développement (Ulukus and Arici 2005).

1.2.1.2 La théorie de la métaplasie

La théorie de la métaplasie ou encore la théorie du développement de résidus mülleriens, développée par Meyer en 1919 (Meyer 1919), est basée sur le fait que les cellules péritonéales et les canaux mülleriens ont la même origine embryonnaire (à savoir l’épithélium cœlomique). Selon Meyer, il existerait dans les feuillets péritonéaux des cellules indifférenciées qui se transformeraient par métaplasie en cellules endométriales sous

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11 l’effet des divers facteurs observés (ex : œstrogènes). On peut aussi penser que le péritoine est formé de cellules plus différenciées mais ayant conservé une capacité de dédifférenciation. Cette théorie n’est actuellement pas privilégiée car elle ne permet pas d’expliquer la répartition anatomique des implants endométriosiques, en revanche elle permettrait d’expliquer les rares cas d’endométriose masculine (Oliker and Harris 1971; Schrodt, Alcorn et al. 1980; Martin and Hauck 1985; Simsek, Bulus et al. 2012).

1.2.1.3 Les théories de l’induction et lymphatique

La théorie de l’induction (Oliveira, Dela Cruz et al. 2012) suggère que l’endomètre libère des substances qui transformeraient des cellules immatures du mésenchyme en cellules endométriales fonctionnelles. Récemment, le rôle de cellules souches au sein de l’endomètre a été évoqué dans la physiopathologie de l’endométriose. Quant à la théorie lymphatique (Javert 1949), elle part du constat que l’on retrouve une extension du tissu endométrial au niveau du myomètre, des vaisseaux lymphatiques et vasculaires. Les vaisseaux lymphatiques du myomètre, les ganglions lymphatiques inguinaux et pelviens peuvent contenir des implants endométriosiques. Ces deux dernières théories pourraient expliquer les localisations atypiques (ex : poumon (Channabasavaiah and Joseph 2010), cerveau (Ichida, Gomi et al. 1993)).

1.2.1.4 Les facteurs de prédisposition

1.2.1.4.1 Génétiques

Un antécédent d’endométriose sévère chez une patiente du premier degré multiplie par 6 le risque de développer la maladie. Des études chez des sœurs jumelles ont aussi démontré que des facteurs génétiques devaient intervenir dans le développement de la maladie (Treloar, Wicks et al. 2005). Cependant, devant les difficultés diagnostiques, le dépistage des patientes asymptomatiques au sein d’une famille est difficile. Les gènes actuellement à l’étude sont des gènes impliqués dans des réactions enzymatiques ou encore la suppression de tumeurs (ex : cytochrome p450 1α1 (Zairat'iants, Adamian et al. 2008), N acetyl transférase 2 (Deguchi, Yoshida et al. 2005), récepteur de la progestérone (Pabalan, Salvador et al. 2014), récepteurs aux androgènes (Hsieh, Chang et al. 2005), p53 (Huang, Zong et al. 2013), le proliférateur de peroxysome γ2 (Peroxisome proliferator-activated receptor γ2, PPARγ2) (Suganuma, Mori et al. 2014), etc…). Ainsi plusieurs gènes candidats sont susceptibles d’être impliqués, mais les différents auteurs s’accordent pour dire qu’il s’agit probablement d’une pathologie multifactorielle, et que c’est la présence de certains gènes dans des conditions environnementales particulières qui favorise le développement de la maladie.

1.2.1.4.2 Environnementaux

Des études chez le singe ont fait évoquer le rôle de la dioxine comme perturbateur endocrinien. Dans une étude réalisée en Belgique, pays où la pollution en dioxine est la plus importante, il a été observé que la prévalence des cas d’endométrioses sévères était également la plus élevée (Simsa, Mihalyi et al. 2010). Cette étude n’a pas été confirmée par Pawels et Eskenasi qui n’ont pas retrouvé de corrélation entre l’exposition à la

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12

dioxine et la prévalence de l’endométriose (Eskenazi, Mocarelli et al. 2002). À ce jour, aucun agent environnemental n’a été spécifiquement repéré comme agent favorisant le développement de la maladie.

1.2.1.4.3 Immunitaires

Lorsque les implants endométriosiques sont formés, ils sécrètent des molécules pro-inflammatoires, telles que des cytokines, ce qui pérennise leurs présences et croissances, en provoquant des anomalies des systèmes d’épuration et engendrant des altérations des systèmes immunitaire humoral et cellulaire. Ceci a été montré dans le liquide péritonéal des femmes souffrant de la maladie ainsi que dans les implants endométriosiques, notamment par une augmentation des taux d’interleukine 1 (IL-1) et 6 (IL-6), et une augmentation du taux du facteur de nécrose tumoral α (Tumor necrosis factor α, TNFα) par rapport au tissu endométrial normal (Keenan, Chen et al. 1995; Kupker, Felberbaum et al. 1996; Gallinelli, Chiossi et al. 2004; Galo, Zubor et al. 2005; Sel'kov, Solodovnikova et al. 2005). On a par ailleurs observé une activation des macrophages au niveau du péritoine et une diminution de la phagocytose (Taylor, Ryan et al. 1997; Dmowski, Gebel et al. 1998; Nothnick and Soloway 1998; Capobianco and Rovere-Querini 2013). Par exemple, la protéine Endo-1 a été mise en évidence dans le tissu endométriosique et n’est pas retrouvée dans le tissu sain. Cette protéine se lie aux macrophages péritonéaux, augmente la production d’IL-6, et diminue la capacité de phagocytose (Kang, Jeung et al. 2014). Il a été aussi montré que l’IL-6 régule aussi la production d’Endo-1 (Piva and Sharpe-Timms 1999). Oosterlynck et al. ont montré, quant à eux, que l’activité des cellules tueuses naturelles (Natural Killer, NK) était diminuée dans le liquide péritonéal des femmes malades à cause d’une augmentation des récepteurs inhibiteurs (Killer-cell immunoglobulin-like receptor, KIR) (Oosterlynck, Cornillie et al. 1991; Oosterlynck, Meuleman et al. 1992). Des anomalies au niveau de la fonctionnalité des lymphocytes T et B, et des concentrations élevées d’immunoglobulines A, M, et G ont fait suggérer à certains une hypothèse auto-immune (Gleicher 1995). Des anticorps anti-endomètre ont même été mis en évidence. Quelques études ont montré que le taux de maladies auto-immunes et allergiques était plus important chez les patientes avec endométriose (Matalliotakis, Cakmak et al. 2012; Bungum, Vestergaard et al. 2014). D’autres anomalies immunitaires et humorales sont également retrouvées avec une augmentation des prostaglandines, de facteurs hormonaux et d’autres facteurs de croissances et/ou médiateurs de l’inflammation. On retrouve également une majoration de métalloprotéases favorisant l’invasion cellulaire des tissus. La surexpression du facteur de croissance des nerfs (Nerve growth factor, NGF) participerait à l’envahissement nerveux et l’amplification des douleurs.

L’ensemble de ces éléments favoriserait donc l’implantation ectopique de cellules endométriales par des interactions complexes entre les cellules hôtes (ex : cellules épithéliales du mésothélium et de l’ovaire, les fibroblastes, les cellules endothéliales, les leucocytes et les macrophages) et les cellules endométriales (stromales et épithéliales) selon une forte analogie avec le processus tumoral. Il en résulte une inflammation chronique locale responsable d’une production accrue de cytokines, de facteurs de croissance et de facteurs

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13 pro-angiogéniques favorisants eux-mêmes le développement de l’endométriose selon une autorégulation positive, tel que présenté dans la Figure 1-4.

À la vue de l’ensemble de ces informations, il est encore plus licite de penser que la théorie de Sampson est la plus acceptée. Cependant, le reflux menstruel par les trompes de Fallope est observé chez près de 90% des femmes menstruées, or l’incidence de l’endométriose est estimée à environ 10% seulement. Ainsi d’autres facteurs doivent se rajouter pour permettre le développement de la maladie.

1.2.1.4.4 Dysfonctions endométriales eutopiques

De nombreuses études suggèrent que l’endomètre eutopique des patientes atteintes d’endométriose est biochimiquement différent de l’endomètre de patientes sans endométriose, même si cela est histologiquement indiscernable (Marianowski, Szymusik et al. 2013; Andersson, Bussani et al. 2014). De plus, de nombreuses données suggèrent que l’endomètre lui-même puisse avoir un rôle dans les signes douloureux de ces patientes (Akoum, Lemay et al. 1995; Kao, Germeyer et al. 2003; Matsuzaki, Canis et al. 2004; Akoum, Metz et al. 2006; Medina and Lebovic 2009). Depuis de nombreuses années, on sait que les prostaglandines sont impliquées dans la dysménorrhée associée à l’endométriose. D’ailleurs, nous avons montré que l’expression de la cyclo-oxygénase 2 (COX-2) est significativement plus élevée dans l’endomètre eutopique (et ectopique) de patientes atteintes d’endométriose que chez des patientes témoins (Carli, Metz et al. 2009). Par ailleurs, chez toutes les patientes qui ont de l’endométriose, Tokushige et al. ont montré la présence de fibre nerveuse dans les couches basale et fonctionnelle de l’endomètre intra-utérin, alors qu’ils n’en retrouvent jamais dans l’endomètre de patientes témoins (Tokushige, Markham et al. 2007). De plus, chez les femmes avec endométriose, la couche fonctionnelle de l’endomètre est innervée par des fibres sensitives C, qui expriment de grandes quantités de polypeptide vaso-actif intestinal et de neuropeptide Y (Zhu, Huang et al. 2014). Ces éléments pourraient avoir un rôle dans la douleur associée à l’endométriose. L’endomètre eutopique est aussi le siège d’anomalies moléculaires favorisant le détachement de fragments d’endomètre (Beliard, Donnez et al. 1997), leur survie en dehors de l’utérus (Bilotas, Baranao et al. 2007) et leur prolifération (Bulun, Cheng et al. 2010) prédisposant au risque d’endométriose. Les altérations moléculaires décrites dans l’endomètre eutopique existent également dans les implants endométriosiques ectopiques, mais de manière amplifiée (Akoum, Lemay et al. 1995; Akoum, Lemay et al. 1996; Akoum, Metz et al. 2006). Cela laisse supposer un continuum entre l’endomètre eutopique et l’endomètre ectopique dont les anomalies moléculaires, sous l’effet d’un environnement différent (cavité péritonéale), seraient majorées et destinées à favoriser la survie de l’endomètre ectopique.

(38)

14

1.2.2 Anomalies multi-étapes observées au cours du développement de

l’endométriose

1.2.2.1 Adhésion et infiltration 1.2.2.1.1 Acteurs cellulaires

Des modèles in vivo et in vitro ont permis de démontrer la capacité des cellules endométriales à adhérer au péritoine (Nisolle, Casanas-Roux et al. 2000; Debrock, Vander Perre et al. 2002; Beliard, Noel et al. 2003; Kyama, Overbergh et al. 2008; Sundqvist, Andersson et al. 2012). L’induction des implants d’endométriose peut être obtenue avec succès chez le babouin et la souris Foxn 1nu. Le modèle murin représente le modèle le plus largement étayé dans la littérature (§1.6), le taux de succès de cette transplantation d’endomètre humain chez la souris pouvant atteindre jusqu'à 87% (33 à 87%) (Bergqvist, Jeppsson et al. 1985; Aoki, Katsuki et al. 1994; Nisolle, Casanas-Roux et al. 2000; Wieser, Wu et al. 2012; Lessey, Lebovic et al. 2013). La transplantation d’endomètre humain dans la cavité péritonéale ou en sous-cutané permet d’obtenir des implants d’endométriose très rapidement, l’interaction entre les cellules stromales7_{et glandulaires}8_(i.e.

épithéliales) étant une condition indispensable au succès de cette transplantation (Beliard, Noel et al. 2002). Un rôle distinct a été attribué aux cellules glandulaires et stromales. Les cellules glandulaires révélant une activité proliférative intense seraient responsables de la croissance des implants endométriosiques, tandis que les cellules stromales seraient responsables de la première étape d’adhésion des cellules endométriales (Nisolle, Casanas-Roux et al. 2000; Banu, Starzinski-Powitz et al. 2009). L’interaction entre les cellules épithéliales et stromales dans le développement de l’endométriose a également été démontrée par l’absence de formation des implants endométriosiques lorsque les cellules épithéliales et stromales sont injectées séparément dans la cavité péritonéale de souris. En revanche, une injection concomitante de ces deux types cellulaires permet d’obtenir des implants d’endométrioses dans 50% des cas (Beliard, Noel et al. 2002). Cette interaction entre les cellules épithéliales et stromales implique probablement un dialogue paracrine entre ces deux types cellulaires par l’intermédiaire de facteurs de croissance et/ou de chimiokines. Par ailleurs, la contribution des cellules stromales à l’adhésion des cellules épithéliales est sans doute en relation avec un remodelage de la matrice extracellulaire sous l’action de protéases et avec la formation d’un microenvironnement approprié à l’implantation des cellules épithéliales, ainsi qu’à leur réorganisation en glandes endométriales (Figure 1-4). Ce type d’interaction, épithélium-stroma, a déjà été démontré pour l’implantation des cellules tumorales (Noel, Kebers et al. 1999). De nombreux travaux in vitro ont permis également de démontrer la capacité des cellules endométriales d’adhérer à des fragments de membrane chorio-allantoïdiennes de poulet (CAMP) ou de péritoine de souris. À l’aide d’une co-culture organotypique9_de

7_{Les c}_{ellules stromales sont présentes dans certains types de tissu conjonctif qui entoure et soutient divers organes du corps.}

8_{Les cellules glandulaires ou encore épithéliales sont les cellules qui forment l'épithélium. Il s'agit d'un tissu organique dit de "revêtement" car il} recouvre la surface externe ou interne de divers organes.

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15 tissus endométrial et péritonéal avec ou sans endométriose, Debrock et al. ont démontré avec un taux de succès de 80 à 100%, après 48 heures, que ces deux entités étaient capable d’adhérer l’une avec l’autre (Debrock, Hill et al. 2004). Les travaux de Witz et al. ont permis d’observer que l’adhésion entre les cellules endométriales et le mésothélium était possible en une heure, et qu’en 24 heures, ces cellules endométriales étaient capables d’envahir totalement le mésothélium (Witz, Thomas et al. 2001). Le rôle du mésothélium, en tant que barrière s’opposant à l’adhésion des cellules endométriales, proposé par certaines équipes, n’a pas été confirmé par d’autres travaux mettant en évidence une adhésion rapide et facile des cellules endométriales sur un mésothélium intact. Un épithélium défectueux ne semble donc pas être une condition indispensable à l’adhésion des cellules endométriales et à la formation d’implants d’endométrioses.

1.2.2.1.2 Acteurs moléculaires

Différentes approches ont été utilisées pour aborder le rôle des métalloprotéases (MMP) dans l’endométriose, notamment dans ces phénomènes d’infiltration, où une hyperactivité protéolytique a été observée dans l’endomètre des femmes souffrant de la maladie. Les MMPs représentent une famille d’endo-peptidase favorisant la dégradation et le renouvellement des protéines de la matrice extracellulaire. Dans les implants endométriosiques, les données de la littérature sont contradictoires en fonction des MMP et parfois pour une même MMP. La MMP-1, impliquée dans la destruction du collagène interstitielle, serait augmentée dans les implants endométriosiques (Saito, Mizumoto et al. 1995), la MMP-2, qui souvent associée à la dégradation de la membrane basale, serait exprimée de la même manière dans le tissu eutopique et ectopique (Weigel, Kramer et al. 2012; Malvezzi, Aguiar et al. 2013), MMP-9, favorisant la dégradation des parois artérielles, serait augmentée alors que l’inhibiteur 3 des MMP (Tissue inhibitor of metalloproteinases, TIMP-3) est diminué dans les implants endométriosiques (Salata, Stojanovic et al. 2008). Concernant MMP-3, qui est capable de dégrader de nombreux types de collagène, les études sont contradictoires (Saito, Mizumoto et al. 1995). Dans l’endomètre eutopique des femmes ayant l’endométriose l’étude de l’expression des transcrits des MMP met en évidence une anomalie de la régulation, au cours du cycle menstruel, de l’expression de MMP-3 et de MMP-7 par rapport aux femmes normales et aux implants endométriosiques. Des travaux in vitro ont déterminé les cytokines et les facteurs de croissance favorisant cette étape d’adhésion. L’IL-1, l’IL-6, CXC-Chemokine ligand 8 (Interleukine 8, CXCL-8) et le TNFα, produites par les cellules endométriales elles-mêmes, sont responsables d’une augmentation de l’adhésion des cellules endométriales au niveau du péritoine murin (Khoufache, Bazin et al. 2012; Khoufache, Bondza et al. 2012). Il a été démontré que CXCL-8 favorisait l’adhésion en stimulant la production de fibronectine (Figure 1-4) (Gazvani, Smith et al. 2002; Malhotra, Karmakar et al. 2012). La fibronectine, qui est une glycoprotéine, est une actrice majeure de l’adhésion des cellules endométriales au niveau du péritoine. Elle exerce son action par l’intermédiaire de récepteurs de la famille des intégrines. L’expression des récepteurs de la fibronectine (α4β1 et α5β1) persiste au niveau des glandes endométriosiques, alors qu’elle n’est pas observée au niveau des glandes