LES POLYPHENOLS ET LA FONCTION ENDOTHELIALE

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Endothélium

Caractéristiques

Longtemps considéré comme une simple barrière semi-perméable recouvrant la lumière des vaisseaux sanguins, l’endothélium joue en fait un rôle majeur dans la régulation de l’homéostasie vasculaire. Cette monocouche cellulaire représente un organe important ayant des fonctions autocrines, paracrines et endocrines. Elle couvre une surface d’environ 700 m2 et a un poids approximatif de 1,8 kg chez un adulte de 70 kg. La position stratégique de cette membrane semi-perméable, entre le flux sanguin et la paroi vasculaire sous-endothéliale pro-thrombogène, lui confère un rôle essentiel contribuant à maintenir la fluidité sang et la perfusion des organes cibles en régulant de manière fine le tonus vasculaire. Cette régulation du tonus vasculaire se fait principalement via la formation de NO et de prostacycline (PGI2), et l’induction de l’EDH en réponse à divers stimuli [15].

Rôle

L’endothélium assure plusieurs fonctions et réagit de façon adaptée en fonction des informations reçues
L’endothélium à la capacité de contrôler les échanges qui se font à travers sa surface grâce à sa perméabilité sélective qui assure la régulation des échanges de molécules de tailles variables entre le sang et les tissus. Le rôle de barrière que joue l’endothélium est prépondérant au niveau capillaire avec les échanges tissulaires mais existe aussi au niveau artériel ou il joue un rôle dans l’apport d’éléments nutritifs à la media. Ces échanges se font soit par diffusion passive comme pour le gaz et les ions, ou par transport intracellulaire avec la pinocytose pour les protéines et lipides, et quelque fois à l’aide de transporteurs membranaires ou par l’espace intercellulaire comme c’est le cas lors de la diapédèse des cellules migratrices du sang [73].
L’endothélium joue un rôle dans la régulation de l’hémostase, à l’état physiologique la surface luminale de l’endothélium est thromborésistante et la face basale, quant à elle adhère aux macromolécules thrombogénes d’origine endothéliales et localisées dans le sous-endothélium. L’endothélium possède une activité prothrombotique qui est activée dès qu’il y a atteinte de l’intégrité de la surface endothéliale avec une exposition du sous endothélium thrombogéne qui enclenche le processus d’hémostase primaire et de coagulation [73].
• L’endothélium inhibe inhibe l’adhésion et l’agrégation plaquettaire à travers la prostacycline (PGI2) et le monoxyde d’azote (NO) d’origine endothéliale présents à la surface des cellules endothéliales
• Elle inhibe de la coagulation par plusieurs mécanismes. Dans les cellules endothéliales se trouvent des polysaccharides apparentés à l’héparine (GAGS) se trouvant dans le glycocalyx ; ces derniers aident à l’inhibition de la thrombine et potentialisent l’activité de l’antithrombine dans le blocage des facteurs activés impliqués dans le processus de la coagulation. Ces cellules endothéliales vont aussi libérer un inhibiteur de la voie du facteur tissulaire (TFP1) qui lie le facteur X activé et bloque ensuite le complexe facteur tissulaire-facteur VII activé. Au niveau des cellules endothéliales on note aussi une production de thrombomoduline qui est une glycoprotéine transmembranaire servant de récepteur à la thrombine l’ensemble va former un complexe qui va fixer et activer la protéine C.
• Activité fibrinolytique avec la possibilité de formation de l’activateur du plasminogène de type tissulaire (t-PA) et de type urokinase et l’expression de leurs récepteurs respectifs ce qui va permettre de centraliser leur action enzymatique sur la transformation du plasminogène en plasmine et d’empêcher qu’il ne soit atteint par certains de ces inhibiteurs
Cette activité n’est pas seulement mise en jeu en cas d’atteinte de la surface endothéliale, certains stimuli comme la thrombine, les endotoxines, les cytokines inflammatoires peuvent aussi déclencher cette cascade de réactions avec intervention de l’activité procoagulante de l’endothélium soit directement à travers la production de molécules pro-agrégantes, procoagulantes et antifibrinolytiques ; ou indirectement par l’expression de molécules d’adhésion comme les P-sélectines pour des cellules qui ont une activité thrombogéne [73].
• L’endothélium à travers différents mécanismes contrôle l’expression à la surface des molécules d’adhésion comme les sélectines, intégrines et immunoglobulines pour certaines cellules circulantes mais la plupart étant mise en jeu au cours d’une activation cellulaire comme pendant l’inflammation. L’adhésion leucocytaire peut faire appel à différents types de contact temporaire, prolongé ou durable avec un roulement et une adhérence qui permet une migration leucocytaire vers le sous endothélium. Notons que pour chaque type de contact il existe des molécules d’adhésion différentes : les contacts rapides et transitoires font appel aux sélectines qui résistent bien aux forces de cisaillements, l’adhérence prolongé fait intervenir les immunoglobulines ICAM1, ICAM2 et VCAM, pour ce qui est des intégrines elles participent à l’adhésion des polynucléaires et des monocytes [73].
• L’endothélium intervient dans l’angiogenèse avec des facteurs comme le vascular endothélial growth factor (VEGF), le fibroblast growth factor-2 (FGF-2), le platelet-derived growth factor (PDGF) et l’angiopoïétine-1, qui assurent la croissance et le remodelage vasculaire que ce soit dans les conditions physiologiques ou pathologiques. Ceci se fait par l’activation des cellules endothéliales par des facteurs de croissances ; un remodelage de la matrice extracellulaire, une migration et prolifération des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses [73].
• L’endothélium exerce un contrôle local de la pression artérielle à travers son contrôle du tonus vasculaire par le couple endothélium-myocyte vasculaire ou l’endothélium joue le rôle d’intégrateur des informations et la cellule musculaire lisse est l’effecteur. La mise en jeu du couple CE-CML peut passer par la mécano transduction et la synthèse endothéliale de facteurs vasoactifs à savoir les endothélium-derived relaxing factor (EDRF) qui entrainent une vasorelaxation, les endothélium-derived hyperpolarizing factor (EDHF) qui induisent une vasorelaxation à travers une hyperpolarisation des cmL, et enfin les endothélium-derived contracting factor (EDCF) qui eux entrainent une vasoconstriction [73].

Mise en jeu de la fonction endothéliale

La mise en jeu du contrôle de la vasomotricité par la cellule endothéliale passe par les forces de cisaillement qui sont les forces tangentielles générées par le frottement de la colonne de sang sur la surface endothéliale c’est le shear stress, il peut influer directement sur les propriétés des cellules endothéliales qui y sont exposées ; dans les conditions physiologiques ces propriétés varient tout le long de l’arbre vasculaire mais sont beaucoup plus marquées au niveau artériel. Ces forces de cisaillement sont en interaction avec la face endovasculaire des cellules endothéliales plus exactement au niveau des caveolæ, qui sont des microreplis membranaires ou on trouve divers acteurs de la signalisation. Ces forces de friction ou shear stress aident aussi à la trophicité de la paroi en s’opposant à l’apoptose de ces CE, limite l’adhésion cellulaire et l’agrégation plaquettaire ceci est en partie due à la synthèse endothéliale de NO [73].

Médiateurs de la cellule endothéliale

L’endothélium adapte ses réponses aux modifications du débit sanguin local à l’étirement et aux différents agents humoraux [73].

Facteurs induisant une vasorelaxation

Il existe plusieurs facteurs vasorelaxants qui interviennent avec une importance variable en fonction du site et du facteur mis en jeu. Au niveau des artères de conductance il y a surtout lieu de parler du NO et de la PGI2 (prostacycline), et au niveau des artères de résistance on aura surtout l’EDHF. La PGI2 et le NO sont mis en jeu principalement en cas d’hypoxie et d’hyperhémie post-ischémique alors que l’EDHF lui entre en scène en cas d’hyperhémie causée par l’exercice physique [73].

Monoxyde d’azote

C’est une molécule radicalaire biatomique, gazeuse, liposoluble et avec une demi-vie très courte allant de quelques millisecondes à quelques secondes et rempli localement plusieurs fonctions dont les plus remarquées sont la relaxation des myocytes vasculaires sous-jacents et l’inhibition de l’agrégation plaquettaire [73].
• Biosynthèse et libération
Le monoxyde d’azote est synthétisé dans la cellule endothéliale en quelques millisecondes sous l’action d’une NO-synthase (NOS) en oxydant la L-arginine en L-citrulline et NO en présence de cofacteurs comme le BH4 (tétrahydrobioptérine), le NADPH, le FMN, le FAD et la calmoduline (CAM). Il est à noter qu’il existe trois isoformes différents de NOS localisés sur trois gènes différents et qui différent par la localisation cellulaire, la fonction et les caractéristiques biochimiques. De ce fait on a la NOS de type 1 neuronale (NOSn ou NOS1) qui est ubiquitaire ;la NOS de type 2 inductible (NOSi ou NOS2) que l’on rencontre dans le cœur et les myocytes et qui est mise en jeu sous l’effet de substances inflammatoires ou toxiques ;enfin on a la NOS de type 3 endothéliale (NOSe ou NOS3) présente dans les myocytes cardiaques, les plaquettes avec la production endogène de monoxyde d’azote, et principalement dans les cellules endothéliales ou elle est ancrée dans des invaginations membranaires et peut etre inhiber à l’état basal par la cavéoline.
La NOS endothéliale peut être stimulée par des variations de la concentration intracellulaire en calcium et par le complexe calcium-calmoduline, mais aussi indépendamment de la concentration en calcium elle peut être activée par les forces de cisaillements qui favorisent son expression endothéliale.
Le shear stress permanent auquel l’organisme est exposé fait que la production de NO est permanente, car ces forces de cisaillement constituent de puissants activateurs de la transcription du gène de la NOS endothéliale. Par ailleurs le monoxyde d’azote endothélial peut répondre à d’autres stimuli comme la bradykinine. Le monoxyde d’azote diffuse assez rapidement vers la lumière ou il va exercer son activité anti adhérente et anti agrégante ; elle se diffuse aussi au sein des myocytes vasculaires sous-jacents ou elle va élever le niveau de production de la guanylate cyclase pour augmenter la production de GMPc qui induit une recapture du calcium intracellulaire et entraine une relaxation de la fibre.
Le monoxyde d’azote aide à l’inhibition de l’agrégation plaquettaire ; donc si on est face à un défaut en NO ceci se traduit par une hyper agrégation surtout dans les zones ou le shear stress est faible. Le NO est rapidement désactivé par les radicaux oxygénés notamment avec les anions peroxydes ou capté par l’hémoglobine érythrocytaire [73].
• Mécanisme d’action
L’activité du monoxyde d’azote passe essentiellement par deux voies : celle de la réduction de la production de GMPc intracellulaire à partir de la GTP, et celle de la formation de peroxynitrites cytotoxiques.
Voie du GMPc
Le monoxyde d’azote à une grande affinité pour le fer et module l’activité de nombreuses enzymes contenant du fer. C’est ainsi qu’il active une enzyme hémique la guanylate cyclase soluble qui provoque la transformation du GTP en GMPc. Cette GMPc active une protéine kinase G (PKG) qui va phosphoryler la phosphatase des chaines légères de myosine (MLCP) ; ces dernières étant activées dephosphorylent les chaines légères de myosine diminuant ainsi l’intensité de contraction de la cellule car ayant rompues l’interaction actine-myosine [34, 60].
↑GMPc PKG activée MLCP activée Relaxation
Cette phosphorylation de la phosphokinase G est également responsable d’une baisse de la concentration en calcium intracytosolique disponible en favorisant le recaptage du calcium par les SERCA (sarcoplasmic endoplasmic-reticulum Ca-ATPase) [68].
Voie des peroxynitrites
Les effets cellulaires du NO indépendants du GMPc découlent de l’interaction du monoxyde avec d’autres cibles que la guanylate cyclase soluble. Donc le NO peut interagir avec les anion superoxyde produits par diverses oxydases notamment les NO synthases découplés dans les situations de déficit du substrat ou encore des cofacteurs d’activation [69].
Les cibles intracellulaires du péroxynitrite comprennent les thiols et les centres des métaux lourds. Une autre activité des péroxynitrites, implique la formation de radicaux hydroxyles (OH-) qui peut initier toute une chaîne de réactions radicalaires comme la peroxydation lipidique [110].

Prostacycline

La prostacycline ou PGI2 appartient à la famille des écosanoides, dérivé de l’acide arachidonique.
Biosynthèse et libération
La prostacycline est un prostanoïde issu du métabolisme de l’acide arachidonique [73], ce dernier va être transformé par la COX-1 en PGG2, un endopéroxyde cyclique instable. A son tour, PGG2 est converti en PGH2 par une réaction peroxydase. Ce composé est également instable et va subir une isomérisation catalysée par la PGI2 synthase aboutissant à la formation de PGI2 dont la demi-vie dans les conditions physiologiques est d’environ 3 min [112].
Mécanisme d’action
La prostacycline a des effets étroitement liés à ceux du NO, avec une action vasorelaxante et un effet antithrombotique avec inhibition de l’agrégation plaquettaire. En outre, le PGI2 facilite la libération endothéliale de NO qui, en retour, potentialise l’action de la PGI2 au niveau musculaire lisse par inhibition de la phosphodiesterase. On connaît deux types de récepteurs pour PGI2 : un récepteur membranaire (IP) qui active l’adénylyl cyclase, générant une phosphorylation de la protéine kinase A, avec diminution de la concentration cellulaire de calcium, et un récepteur intracellulaire, peroxysome proliferator-activated receptor (PPAR) β/δ, dont les voies de signalisation complexes participent à la régulation de la transcription de gènes impliqués dans le métabolisme glucidolipidique et dans l’inhibition de gènes pro-inflammatoires expliquant l’action anti-inflammatoire de PGI2 [72, 73].

L’EDHF

La vasorelaxation induite par L’EDHF passe par une hyperpolarisation des cml
Biosynthèse et libération
L’endothelium-derived hyperpolarizing factor est un terme générique qui regroupe un ensemble de facteurs chimiques ou électriques ayant pour conséquence une vasorelaxation. Ces facteurs en tant que tels et les mécanismes impliqués restent très discutés.
Mécanisme d’action
Il s’agit de facteurs chimiques ou électriques, impliquant des canaux voltage-dépendants, en particulier les canaux potassiques dont l’ouverture permet la sortie de K+ de la cellule et génère l’hyperpolarisation [73].
Cette hyperpolarisation des CML prend naissance dans les CE avec une activation de canaux potassiques calcium-dépendants de faible et de moyenne conductance mis en jeu par l’augmentation des concentrations cellulaires de calcium. La transmission aux CML sous-jacentes pourrait alors se faire soit via l’efflux d’ions K + depuis les CE vers les CML où ils activeraient la pompe Na +/K + ATPase et les canaux potassiques musculaires provoquant un efflux de potassium depuis les CML, ou via les jonctions gap [73].

Facteurs induisant une vasoconstriction

Endotheline

L’endotheline est un peptide connu sous 3 isoformes dont le plus rencontré à l’état vasculaire est l’endotheline-1 avec une synthèse majoritairement endothéliale, et son expression à ce niveau est stimulée par les catécholamines, la thrombine et l’angiotensine et est inhibée par l’enzyme de conversion. À l’état physiologique le niveau d’expression de l’endotheline est très bas. L’ET-1 exerce un puissant effet vasoconstricteur près de dix fois plus important que celui de l’angiotensine
2. Par ailleurs elle potentialise l’effet de certaines substances vasoactives comme l’angiotensine 2 et la norépinephrine. L’endotheline agit aussi sur le remodelage vasculaire en activant la prolifération des CML, et participe à l’activation leucocytaire et plaquettaire.
L’activité de l’ET-1 sur les cml passe par deux types de récepteurs, il y a l’ET-A qui a une plus grande affinité et provoque une vasoconstriction, et l’ET-B qui lui provoque une vasorelaxation indirecte. A travers la stimulation de la synthèse de NO et de PGI2. L’ET-B est également capable de fixer trois isoformes d’endotheline cela dit les effets vasculaires de l’ET-2 et de l’ET-3 ne sont pas vraiment bien établis.
Au niveau rénal la stimulation des récepteurs de l’endotheline entraine une inhibition de la réabsorption de NaCl, la charge en sel ou le volume stimule la production d’endothéline-1 par les conduits collecteurs en réponse à des mécanismes locaux qui détectent le sel, les contraintes d’écoulement et de cisaillement lorsque le débit tubulaire augmente. Cet endotheline-1 libérée localement va ensuite activer les récepteurs ET-B qui augmentent la sensibilité au sel et inhibent donc la réabsorption de sodium [63, 73].

Thromboxane

Le thromboxane A2 est un prostanoide issu du métabolisme de l’acide arachidonique sous l’effet de divers stimuli tels que l’angiotensine 2, les catécholamines et la thrombine ; et il peut aussi être produit par les plaquettes et les cellules vasculaires.
Il agit à travers un mécanisme vasoconstricteur qui serait impliqué dans la physiopathologie de l’hypertension artérielle, ceci est médié par les récepteurs TP (thromboxane prostanoide) des cml et passe par une augmentation du taux de calcium intracellulaire. Le thromboxane A2 stimule aussi l’agrégation plaquettaire et serait impliqué dans la prolifération des cml et dans l’angiogenèse ; il est aussi important de noter l’effet délétère sur le système cardiovasculaire de anti-inflammatoires inhibiteurs sélectifs de la COX-2 qui vont bloquer de façon sélective la synthèse de PGI2 sans influer sur celle du thromboxane A2 [73].

Radicaux libres dérivés de l’oxygène

A l’état physiologique ils sont produits en faible quantité, et sont ensuite pris en charge par des mécanismes endogènes de protection notamment avec l’enzyme superoxyde dismutase, le glutathion et la vitamine C. Ces espèces réactives de l’oxygène sont impliquées dans la régulation de la fonction vasculaire particulièrement à travers une régulation de l’expression génétique ; ils interviennent aussi dans des phénomènes tels que la croissance, l’apoptose et la senescence des CE et cml.
En cas d’excès dans la production des ERO (espèces réactives de l’oxygène), les mécanismes de défense antioxydants sont dépassés et donc c’est le NO qui va intervenir et on aura la formation de peroxynitrites qui sont des composés très toxiques. On aura aussi parallèlement une réduction de la biodisponibilité en NO ceci causant une dysfonction endothéliale [73].

Vasoconstricteurs dérivés de l’acide arachidonique

• Endoperoxydes et prostaglandines
L’acide arachidonique est transformé par la Cox-1 en PGG2, un endoperoxyde cyclique instable et est alors convertie en PGH2 par une réaction peroxydase [52]. Les endoperoxydes eux-mêmes ont la capacité d’induire des contractions endothélium-dépendantes.
Au niveau des cellules musculaires lisses vasculaires, l’activation de ce récepteur conduit à la production d’inositol triphosphates (IP3) et de diacétyl glycérol (DAG) via la phospholipase C (PLC) ou à une inhibition de la production d’AMPc via l’adénylate-cyclase. La contraction induite par la PGH2 / TXA2 fait donc appel à une augmentation du [Ca2+] intracellulaire (influx de Ca2+ extracellulaire et/ou libération à partir des stocks) et une sensibilisation au Ca2+. Dans les conditions physiologiques, l’influence de petites quantités de prostanoides vasoconstricteurs libérés par les cellules endothéliales est masquée par la production de PGI2, de NO et d’EDHF [80].
• Prostacycline
LEVY et AL. (1980) ont montré que la prostacycline était capable d’induire des contractions des cellules musculaires lisses par son action sur les récepteurs TP, et a été confirmé en 1994 par Williams et Al. Au cours des contractions induites par l’acétylcholine, il y a une plus forte libération de prostacycline que de prostaglandine qui ne produit pas une vasodilatation mais une vasoconstriction. Cette contraction peut être de faible importance et transitoire du fait de la faible affinité de la prostacycline pour les récepteurs TP et par sa rapide dégradation en un métabolite inactif [47].

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE 1 : LA PAROI VASCULAIRE
I. Structure de la paroi artérielle
1. Adventice
2. Media :
3. L’intima :
II. Endothélium
1. Caractéristiques
2. Rôle
3. Mise en jeu de la fonction endothéliale
III. Médiateurs de la cellule endothéliale
A. Facteurs induisant une vasorelaxation
1. Monoxyde d’azote
2. Prostacycline
3. L’EDHF
B. Facteurs induisant une vasoconstriction
1. Endotheline
2. Thromboxane
3. Radicaux libres dérivés de l’oxygène
4. Vasoconstricteurs dérivés de l’acide arachidonique
CHAPITRE 2 : LES POLYPHENOLS ET LA FONCTION ENDOTHELIALE
I. Définition
II. Relation entre fonction endothéliale et polyphénols
III. Mécanisme d’action des polyphénols sur la fonction endothéliale
CHAPITRE 3: HYPERTENSION ARTERIELLE
1. Bases hémodynamique
2. Pression artérielle
3. Mesure de la pression artérielle
3.1. Appareillage
3.2. Environnement:
3.3. Méthodologie
II. Hypertension artérielle
1. Définition
2. Classification
2.1.1. Hypertension artérielle essentielle :
2.1.2. Hypertension artérielle secondaire :
a. Hypertension artérielle d’origine rénale :
b. Hypertension artérielle d’origine endocrinienne
c. Hypertension artérielle d’origine toxique ou médicamenteuse
III. Epidémiologie
IV. Signes cliniques
1. Complications de l’HTA
a. Complications rénales
b. Complications cardiovasculaires
c. Atteintes endothéliales
d. Au niveau du cerveau
e. Complication au niveau de l’œil
2. Hypertension artérielle et grossesse
3. HTA maligne
V. Diagnostique
1. Mesure de la PA
2. Historique médical
4. Les examens de laboratoire
5. La génétique
6. Recherche de lésions asymptomatiques d’organes
7. Recherche de formes secondaires d’hypertension
VI. Traitement
1. Les bases du traitement et les bénéfices
1.1. Les modalités du traitement
1.2. Choix du traitement médicamenteux
1.3. Mesures hygiéno-diététiques
CHAPITRE 4 : GENERALITES SUR TERMINALIA AVICENNIOIDES
I. Classification botanique
II. Répartition géographique
III. Description botanique
IV. Composition
V. Propriétés pharmacologiques
VI. Intérêt et utilisation
DEUXIEME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
CHAPITRE 1 : METHODOLOGIE GENERALE
I. Objectif de l’étude
II. Cadre de l’étude
1. Situation géographique du laboratoire
2. Personnel du laboratoire
III. Matériels
1. Matériel de laboratoire
a. Petit matériel
b. Appareils
2. Solutions solvants et réactifs
4. Matériel végétal
IV. Mode opératoire
1. Préparation de l’extrait de feuilles de terminalia avicennioides
2. Préparation de la solution physiologique de Krebs
3. Agents pharmacologiques utilisés
4. Mise en route du système à organes isolés
5. Préparation des artères coronaires de porc
6. Tests de réactivité vasculaire
a. Test de sensibilisation
b. Test fonctionnel
c. Caractérisation des effets vasoactifs de FTA
7. Analyses statistiques
CHAPITRE 2 : RESULTATS
CHAPITRE 3 : DISCUSSION
CHAPITRE 4 : CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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