FACTEURS ENDOTHELIAUX DE LA VASOMOTRICITE

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FACTEURS ENDOTHELIAUX DE LA VASOMOTRICITE.

L’endothélium vasculaire secrète deux types de facteurs qui interviennent dans la régulation du tonus vasculaire ; ce sont les facteurs vasodilatateurs avec le monoxyde d’azote (NO), la prostacycline (PGI2), et le facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium (EDHF) et les facteurs vasoconstricteurs.
Parmi les facteurs vasoconstricteurs dérivés de l’endothélium, il y a les endothélines, auxquelles s’ajoutent d’autres substances telles que le thromboxane A2, les prostaglandines (PGF2), les espèces réactives de l’oxygène (ERO), l’angiotensine II, la sérotonine et l’histamine.

LES FACTEURS VASORELAXANTS 

L’endothélium joue un rôle capital dans le contrôle de la résistance vasculaire périphérique, et de la pression sanguine, par le biais de la libération de trois substances : le monoxyde d’azote (NO), les prostaglandines (PGI2) et, le facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium (EDRF). Ces trois facteurs sont responsables de la relaxation endothélium-dépendante.

Le monoxyde d’azote (NO)

Le monoxyde d’azote (NO), dénommé aussi oxyde azotique ou oxyde nitrique est un gaz incolore, présent dans l’atmosphère en faible quantité. Ce gaz est produit entre autres, par la combustion de l’air (pots d’échappement des voitures et de la fumée de cigarette). Sur le plan chimique, la molécule de NO est un composé radicalaire, ce qui lui confère une réactivité particulière.
En 1980, Furchgott et Zawadzky ont montré l’existence d’un facteur diffusible, non prostanoïdien, libéré en réponse à l’acétylcholine par les cellules endothéliales, et qui est capable d’entraîner la relaxation des cellules musculaires lisses vasculaires.
Les propriétés vasorelaxantes de ce facteur, appelé EDRF (Endothélium-Derived Relaxing Factor), sont accompagnées d’une production de GMP cyclique [35], et sont inhibées en présence d’hémoglobine, un piégeur de NO, ainsi qu’en présence de bleu de méthylène, un inhibiteur de la guanylyl cyclase soluble. La caractérisation de la nature chimique de l’EDRF a été plus tardive en raison de la très grande instabilité de ce facteur dont la demi-vie est très courte.
Le NO est un gaz diffusible impliqué dans de nombreux processus biologiques, tant au niveau cardiovasculaire, immunitaire que nerveux.

Biosynthèse du NO

Le NO est synthétisé par une enzyme, la NO synthase (NOS) qui catalyse l’oxydation de la L-arginine en L-citrulline, formant ainsi du NO.
La synthèse de NO s’effectue à partir de la L-arginine grâce à la NO synthase.
En présence de cofacteurs (NADPH, FAD, FMN, BH4 …) la NO synthase
(NOS) transforme l’arginine en hydroxyarginine qui, après réduction, est transformée en NO et citrulline selon la réaction [47, 45]
On distingue trois types d’isoenzymes NO synthases : l’isoenzyme de type I, présente dans les neurones et les cellules épithéliales (nNOS), l’isoenzyme de type II (iNOS), présente dans différents types de cellules, dont les macrophages, après induction par les cytokines, et l’isoenzyme de type III, présente essentiellement dans les cellules endothéliales (eNOS). Ces trois isoformes de NOS, sont codées par trois gènes distincts.
Les NO synthases de type I et III sont constitutives. Elles sont présentes spontanément dans les cellules endothéliales et les neurones. Elles sont activées par le complexe Ca2+/calmoduline et entraînent une libération de NO immédiate et de courte durée.
La NO synthase inductible de type II, appelée iNOS, apparaît dans les macrophages, les neutrophiles et les hépatocytes sous l’influence de cytokines, notamment l’interleukine-1, du Tumor Necrosis Factor (TNF), de l’interféron gamma et de lipopolysaccharides. Plusieurs dérivés de l’arginine, comme la monométhyl-L-arginine (LMMA) qui est présente dans le plasma de malades insuffisants rénaux, sont des inhibiteurs des NO synthases.

Libération et mécanisme d’action

Dès sa synthèse, le NO diffuse sous forme gazeuse ; synthèse et libération sont simultanées, et il n’y a pas de stockage de NO dans les tissus. Il y a une libération basale continue de NO qui, par la vasodilatation qu’il exerce, participerait à la régulation de la pression partielle.
Le NO diffuse à travers les membranes, et pénètre dans toutes les cellules voisines de celles qui le libèrent. Libéré par l’endothélium vasculaire, il pénètre dans les fibres vasculaires lisses. La libération du NO fait intervenir des protéines G et entraîne des cascades de phosphorylation par diverses kinases dont la nature sera variable et spécifique des agonistes, et de leurs récepteurs. L’augmentation du calcium cytosolique, ainsi que l’activation des diverses kinases, va mener à l’activation de la eNOS, et à la libération de NO.
Parmi les divers agonistes, la thrombine de par son activité protéolytique, va présenter un mode d’activation original de son récepteur PAR (Protease Activated Receptor). En effet, la thrombine va hydrolyser l’extrémité N-terminale du récepteur, et la nouvelle extrémité N-terminale ainsi générée, va se replier, et va activer le récepteur tel un agoniste [13].

Les effets biologiques du NO

Les effets du NO, au sein de l’organisme, sont multiples. Il est impliqué dans des processus aussi différents que la régulation du tonus du système cardiovasculaire, la mort neuronale au cours de l’ischémie, certains mécanismes de l’apprentissage, et de la mémoire, la réponse immunitaire, les processus inflammatoires, le choc septique, l’érection…

Pathologies impliquant le NO

™ Excès de NO :
D’une façon générale, les processus d’induction des NOS sont accompagnés d’activation et/ou d’induction d’autres enzymes produisant des radicaux dérivés de l’oxygène. Le peroxynitrique (ONOO-), le produit de combinaison du NO et de l’anion superoxyde (O.-), est une molécule cytotoxique très réactive impliquée dans des pathologies neurodégénératives. Le peroxynitrite induit l’oxydation et la nitration de molécules d’intérêt biologique les affectant dans leurs fonctions.
Les cibles intracellulaires du peroxynitrite comprennent les thiols et les centres de métaux lourds. Une autre activité du peroxynitrite in vivo qui est cependant mineure, implique la formation de radicaux hydroxyles (OH.) qui peut initier toute une chaîne de réactions radicalaires comme la peroxydation lipidique. Parmi les maladies induites par un excès de NO, il y a l’ischémie cérébrale, les maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer, le choc sceptique, les maladies inflammatoires, le cancer, le diabète de type II…
™ Manque de NO :
¾ Impuissance sexuelle masculine : L’impuissance, est définie par une incapacité persistante pour l’homme d’obtenir une érection de qualité et de durée adéquates pour permettre des rapports sexuels satisfaisants. le NO étant impliqué dans le mécanisme de l’érection, la diminution de sa synthèse entraîne par conséquence, une impuissance.
¾ Chez l’homme, la fonction endothéliale est étudiée par l’effet des agents pharmacologiques sur l’endothélium. Chez les patients hypertendus, on observe une diminution de la vasodilatation endothélium-dépendante en réponse à l’injection intra-artérielle d’Ach. Le NO est impliqué dans la régulation de la pression artérielle, et un défaut de production de NO, pourrait être en cause dans l’HTA.

La Prostacycline (PGI2)

La prostacycline PGI2, appartient à la famille des eicosanoïdes, qui sont des dérivés de l’acide arachidonique. Elle est synthétisée au niveau des cellules endothéliales mais également, au niveau d’autres types cellulaires. Les eicosanoïdes sont synthétisés par la cyclooxygénase de type I (COX-1), exprimée constitutivement par ces cellules.

Biosynthèse

La synthèse de PGI2 se faisant à partir de l’acide arachidonique, la disponibilité de cet acide arachidonique représente un facteur limitant de la synthèse de PGI2. L’acide arachidonique est libéré par la phospholipase A2 (PLA2) à partir des phospholipides membranaires. L’acide arachidonique sera alors transformé par la COX-1 en PGG2, un endoperoxyde cyclique instable. A son tour, le PGG2 est alors converti en PGH2 par une réaction peroxydase [22]. Le PGH2 est lui aussi instable et va subir une isomérisation catalysée par la PGI2 synthase, aboutissant ainsi à la formation de PGI2. Dans des conditions de pH physiologiques, la demi-vie de PGI2 sera d’environ 3 minutes. A son tour, PGI2 sera hydrolysée en 6-kéto-PGF1α qui est stable mais inactif. Au niveau endothélial, on trouvera également d’autres prostaglandines telles que : PGE2, PGF2α et PGD2. La production de PGI2 est stimulée par divers stimuli tels que l’hypoxie, les forces de cisaillement, en réponse à l’activation de récepteurs par des agonistes tels que l’ATP, l’ADP, la bradykinine, l’histamine et la thrombine et en réponse à des stimuli indépendants de récepteurs tels que l’ionophore calcique A23187 et divers cations [37].
La synthèse de PGI2 est dépendante de la concentration en calcium cytosolique qui est nécessaire à l’activité de la PLA2 responsable de la libération de l’acide arachidonique.

Rôles et mécanismes d’action

Tout comme le NO, la PGI2 est un puissant vasodilatateur et un puissant inhibiteur de l’agrégation plaquettaire, et de l’adhésion des plaquettes aux cellules endothéliale, mais également aux cellules musculaires lisses. On lui attribue également des effets anti-prolifératifs au niveau des cellules musculaires lisses vasculaires. De plus, le NO et la PGI2 vont pouvoir exercer des effets synergiques sur ces différentes cibles. L’activation des récepteurs de la PGI2 va stimuler l’adényl cyclase localisée au niveau membranaire, ce qui résulte en une augmentation de la formation d’AMP cyclique. L’AMP cyclique ainsi produit active la protéine kinase dépendante de l’AMP cyclique, la PKA capable d’induire notamment la relaxation des cellules musculaires lisses. D’autre part, la PGI2 est également capable d’activer différents canaux dépendants de l’ATP tels que les canaux potassiques dépendants de l’ATP, les canaux potassiques dépendants du calcium à large conductance, les canaux potassiques à rectification entrante et les canaux potassiques voltage-dépendants participant tous à la relaxation du muscle lisse vasculaire [15]. De par ces nombreux effets sur les plaquettes et sur le tonus vasculaire, la PGI2 est un puissant facteur anti-thrombotique.
Ainsi, le transfert du gène codant pour la cyclooxygénase de type 1, à l’origine de la synthèse de PGI2, a un effet anti-thrombotique et anti-hyperplasique dans des modèles animaux d’angioplastie [44].

Le facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium (EDHF)

Le troisième facteur intervenant dans le contrôle du tonus vasculaire est le facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium, (EDHF). La formation d’EDHF comme celle du NO et de la PGI2 a été décrite comme étant dépendante du calcium et pouvant être induite soit par l’activation de récepteurs spécifiques par des agonistes tels que l’acétylcholine, la bradykinine, et la substance P, soit par des stimuli indépendants de l’activation de récepteurs tels que l’ionophore calcique A 23187. Il est admis que, quelle que soit sa nature, le phénomène EDHF prend naissance avec une hyperpolarisation résultant de l’activation de canaux potassiques calcium-dépendants de faible et moyenne conductance localisés au niveau des cellules endothéliales. Ces canaux sont activés par une augmentation du calcium intracellulaire stimulée par les agonistes vasculaires.

FACTEURS VASOCONTRACTURANTS

Les endothélines

Découverte par Yanagisawa en 1988, l’endothéline est un peptide fortement vasoconstricteur composé de 21 acides aminés et produit majoritairement mais non exclusivement par les cellules endothéliales.[39] Les endothélines sont d’importants régulateurs des fonctions cardiovasculaires et elles jouent un rôle dans la contraction des cellules musculaires lisses en plus d’être impliquées dans les fonctions du tractus digestif, des glandes endocrines, des systèmes génito-urinaire, rénal et nerveux.[39] Plusieurs auteurs croient que la balance NO/Endotheline-1 est l’élément crucial dans le maintien de l’homéostasie cardiovasculaire et son dérèglement serait à la base de la dysfonction endothéliale.[2]

Espèces réactives de l’oxygène

L’oxygène (O2), si essentiel à la respiration et à la production d’énergie, est aussi la source de réactions d’oxydation néfastes ou stress oxydatif. Les espèces réactives de l’oxygène sont les radicaux libres (anion superoxyde O2 -, radical hydroxyl OH•) et les substances chimiques oxydantes non radicalaires (peroxyde d’hydrogène H2O2, peroxynitrites ONOO-) dérivés de l’oxygène. Les radicaux libres sont une espèce chimique instable qui possède au moins un électron non apparié. Ils modifient entre autres l’ADN (acide désoxyribonucléique) et les protéines. Ces modifications conduisent respectivement à des anomalies de multiplication cellulaire et à la stimulation des monocytes qui libèrent des cytokines pro inflammatoires.
L’anion superoxyde O2 – : L’O2 – est produit par la réduction d’un électron sur la molécule d’oxygène survenant en majeure partie au niveau des cytochromes de la mitochondrie. Comme l’a démontré Gryglewski, cet anion peut agir comme un agent réducteur avec le NO pour former des ONOO- ; ces dernières sont hautement cytotoxiques et conduisent entre autres à l’oxydation des LDL, des protéines et de l’ADN.[3,21] Une fois formés, les ONOO- peuvent être dégradés en NO2 -/NO3 – ou être protonés et alors former le radical hautement cytotoxique OH• et du NO2.[3] Par ailleurs, l’O2 peut également agir comme un agent oxydant et mener à la synthèse du H2O2.
Les superoxydes O2 – sont formés dans les mitochondries, dans le réticulum endoplasmique et dans la membrane de plusieurs types cellulaires dont les macrophages et les cellules endothéliales. Leurs sources dans la paroi cellulaire incluent la NADPH oxydase, la xanthine oxydase, le cytochrome P450 et la cyclooxygénase. [3]
Leur contrôle nécessite donc des mécanismes pour en permettre l’élimination sans subir leurs effets délétères. L’un de ces mécanismes, consiste à la réduction complète des radicaux libres de l’oxygène en eau. Les superoxyde dismutase catalysent la réaction entre l’O2 -, un électron et deux protons pour former le H2O2 alors que la catalase et les peroxydases transforment ce dernier en H2O.

AngiotensineII

La synthèse d’AngII résulte d’une série de réactions protéolytiques. L’angiotensinogène (AGT) est synthétisé par les hépatocytes et relâché dans la circulation, sans stockage hépatique. [20] Il est clivé par la rénine pour ainsi former l’AngI. Le rein constitue la source principale de synthèse, d’emmagasinage et de libération de la rénine ; certains auteurs vont même jusqu’à dire qu’il est le seul tissu capable de convertir la prorénine en rénine et de sécréter cette dernière dans la circulation. L’enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA) convertit l’AngI en AngII. Elle se retrouve liée à l’endothélium, du côté luminal des vaisseaux sanguins surtout du poumon, de la rétine et du cerveau. Cette métalloenzyme n’est pas spécifique à l’AngI ; elle dégrade également la bradykinine et clive différents autres peptides. Plus récemment, il a été décrit que l’AngII pouvait être synthétisée localement dans de nombreux tissus dont les artères, le cœur et les reins[32,38] arborant une action autocrine, paracrine, endocrine . Contrairement au SRAA (Système Rénine Angiotensine Aldostérone) circulant qui agit systématiquement sur l’homéostasie globale, le SRAA tissulaire procure une action plus tonique, localisée et spécifique. [11] Toutes les composantes moléculaires et cellulaires nécessaires à la synthèse d’AngII sont présentes dans les cellules endothéliales et musculaires lisses des vaisseaux sanguins. Il est intéressant de noter qu’à ce niveau, la source majeure d’ARNm pour l’angiotensine proviendrait du tissu adipeux de l’adventice.[38]Ainsi, certains chercheurs ont émis l’hypothèse que l’accumulation de graisses dans l’obésité pourrait être à la base d’une vasoconstriction locale et systémique conduisant à l’hypertension. En outre, le SRAA vasculaire détient un rôle clé dans le développement de l’athérosclérose et de l’inflammation.[38] Par ailleurs, la concentration intra rénale d’AngII est environ 1000 fois supérieure à celle du plasma.[23] Toutes les composantes du SRAA sont présentes dans les cellules mésangiales ainsi que dans les cellules du tubule proximal.[12]

Table des matières

INTRODUCTION
Premiere Partie :GENERALITES.
CHAPITRE I :PHYSIOLOGIE VASCULAIRE
I. RAPPELS ANATOMO-PHYSIOLOGIQUES
I.1.Structure des vaisseaux
I.2.Propriétés et fonctions de l’endothélium vasculaire
II. FACTEURS ENDOTHELIAUX DE LA VASOMOTRICITE
II.1 LES FACTEURS VASORELAXANTS
II.1 .1.Le monoxyde d’azote (NO)
II.1.1.a. Biosynthèse du NO
II.1.1.b. Libération et mécanisme d’action
II.1.1.c. Les effets biologiques du NO
II.1.1.d. Pathologies impliquant le NO
II.1.2. La Prostacycline (PGI2)
II.1.2.a.Biosynthese
II.1.2.b. Rôles et mécanismes d’action
II.1.3.Le facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium
II.2. FACTEURS VASOCONTRACTURANTS
II.2.1.Les endothélines
II. 2.2. Espèces réactives de l’oxygène
II.2.3.L’Angiotensine II
II.2.4.Le thromboxane A2
CHAPITRE II: DONNEES BOTANIQUES DE Sclerocarya birrea
I. CLASSIFICATIONS
I.1.Classification classique
I.2.Classification phylogénétique
II. DESCRIPTION BOTANIQUE
II.1.Nom de l’espèce
II.2.Caractères botaniques remarquables
II.3. Répartition géographique
III. UTILISATIONS TRADITIONNELLES
III.1.Usages alimentaires
III.2.Usages religieux
III.3. Usages médico-traditionnels
IV. ETUDE CHIMIQUE DE Sclerocarya birrea.
IV.1.Composition chimique de la plante
IV.2.Composition chimique de l’huile de Marula
V .DONNEES PHARMACOLOGIQUES.
V.1.Travaux sur les propriétés anti-inflammatoires de la plante
V.2.Travaux sur les propriétés hypotensives et vasorelaxantes
V.3.Travaux sur les propriétés analgésiques
V.5.Travaux sur les propriétés anti-diabétiques
V.6.Travaux sur la caractérisation in vitro des effets vasorelaxnts de l’extrait brut méthanolique de Sclerocarya birrea
Deuxième Partie : Travail Personnel : << Caractérisation in vitro des effets vasorelaxants d’extraits enrichis de Sclerocarya birrea>>.
1.Situation géographique
2.Personnel
CHAPITRE II : TRAVAIL PERSONNEL
I.MATERIELS
I. a. Les appareils du laboratoire
I.b.Matériels
I.c Solutions, solvants et réactifs
I.d. Les animaux
d. Le matériel végétal
II. METHODES
a. Préparation des extraits enrichis à partir de la poudre de l’écorce de la tige
b. Codification et conservation des extraits
c. Caractérisation des effets des extraits enrichis sur la motricité vasculaire
III. RESULTATS
IV. DISCUSSION
IV. CONCLUSION

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