ORGANISATION ANATOMO‐FONCTIONNELLE DU VAISSEAU

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LA MEDIA

La média contient exclusivement des cellules musculaires lisses (CML) et des constituants extracellulaires : fibres élastiques, fibrilles d’élastine, faisceaux et fibrilles de collagène, protéoglycanes. Cette couche est très variable selon les différents territoires vasculaires, et la présence et l’organisation aussi bien des fibres élastiques que des CML varient selon la fonction des vaisseaux. Dans les artères élastiques (artères brachio-céphaliques, artères sous-clavières, carotides, iliaques, artères pulmonaires et aorte), la média est constituée de plusieurs lames élastiques concentriques entre lesquelles on retrouve les CML. Le nombre de ces lames élastiques est fonction du diamètre de l’artère. Les CML et les lames élastiques forment une unité lamellaire (7). Le nombre d’unités lamellaires est proportionnel au diamètre du vaisseau, et augmente progressivement avec le poids et la taille chez les différents animaux. Cette organisation en structure lamellaire n’existe que dans les artères élastiques, les artères musculaires ne possédant pas cette architecture. La notion d’unité lamellaire a été complétée en 1985 par celle plus précise de feuillet musculo-élastique (23) : c’est un groupe de cellules enveloppé par une matrice constituée d’une lame basale et de fibrilles de collagène, le tout enveloppé dans un tapis de fibres élastiques. Les artères musculaires possèdent une lamelle élastique interne (limitante élastique interne) et externe (limitante élastique externe) qui séparent la média respectivement de l’intima et de l’adventice, et quelques lamelles élastiques entre les différentes couches de CML. Dans ces deux types d’artères, les CML sont arrangées de façon concentrique. Dans certains types d’artères, on peut voir la présence de CML entre l’intima et la média (notamment dans les artères coronaires et les artères rénales). Dans les artérioles, il n’y a généralement pas de lamelles élastiques (5 ; 4), et les couches de CML sont beaucoup moins nombreuses mais toujours arrangées de la même façon (1 à 2 couches de CML). Dans les veinules et certaines veines, les CML et les fibres élastiques sont plutôt organisées de façon longitudinale, selon l’axe du vaisseau. Dans les veines, les deux types d’organisations coexistent avec plus ou moins d’importance selon le type de veines (1 ; 16).

L’INTIMA

L’intima est principalement constituée de l’intérieur vers l’extérieur, d’une mono-couche de cellules endothéliales et d’une fine couche de tissu conjonctif. Ces cellules endothéliales sont directement en contact avec le sang circulant et donc avec les métabolites, les hormones, et tout ce que peut transporter le sang. Cette couche est identique quel que soit le territoire vasculaire et il y a très peu de différences dans sa structure. Il faut noter cependant que dans les artères élastiques, l’intima, très épaisse peut contenir des cellules musculaires lisses particulières dites myointimales. Quel que soit le diamètre de la paroi, il y a toujours une seule couche de cellules endothéliales. Ces cellules endothéliales sont en forme de losange et leur juxtaposition constitue une mosaïque. Leur grand axe est allongé dans le sens de l’écoulement sanguin et cette orientation est déterminée par les forces de cisaillement appliquées à leur surface.
Outre cette stratification en 3 couches, on note la présence d’une vascularisation et d’une innervation au niveau du vaisseau sanguin.
Vascularisation : Les vaisseaux sont constitués de cellules (endothéliales et musculaires) qui doivent recevoir des nutriments et de l’oxygène (O2) et rejeter des déchets. La proximité immédiate du sang circulant fait que la plupart du temps, les cellules vasculaires effectuent directement leurs échanges avec le sang circulant. Pour les vaisseaux de gros diamètre, la nutrition des cellules constituant la paroi vasculaire est assurée à la fois par le sang circulant dans le vaisseau mais aussi à partir d’un système capillaire : le vaso vasorum. Ce réseau capillaire va apporter des nutriments aux cellules les plus éloignées de la lumière du vaisseau. Il est présent dans toutes les artères comportant plus de 29 unités lamellaires (8). Le vaso vasorum peut en outre apporter un certain nombre de médiateurs et d’hormones en contact plus ou moins direct avec les CML des artères les plus grosses.
Innervation : Les vaisseaux sont innervés par des fibres nerveuses dont les afférences aboutissent à la limite de la média et de l’adventice. Selon le modèle proposé par Burnstock et Iwayama (1971) (9), l’arborisation terminale de l’axone forme un réseau périvasculaire, qui va faire que toute la tunique musculaire va répondre à un stimulus et non pas chaque CML individuellement. Ces fibres nerveuses agissent directement sur les CML de la couche la plus externe de la média puis la transmission de l’excitation se fera de proche en proche par couplage électrique entre les cellules. La densité de l’innervation est inversement corrélée à la taille du vaisseau mais aussi à la résistance du vaisseau. Ainsi, ce sont les petites artérioles pré-capillaires qui sont le plus innervées, ce qui en fait les principales responsables de la résistance vasculaire périphérique. Si la plupart des nerfs vasomoteurs sont noradrénergiques, des terminaisons cholinergiques existent également. D’autres terminaisons ont été mises en avant : elles sont souvent purinergiques, mais peuvent aussi libérer d’autres substances, principalement le peptide vasoactif intestinal (VIP), l’histamine et la dopamine. La sérotonine, la substance P, les enképhalines et le CGRP pourraient aussi être des neurotransmetteurs vasculaires. Enfin, l’action du neuropeptide Y (NPY) comme co-neurotransmetteur du système adrénergique est bien documentée. Il est libéré avec la noradrénaline dont il renforce l’action, directement en stimulant des récepteurs spécifiques (13).

FONCTION

Le rôle premier des vaisseaux sanguins est l’acheminement du sang vers les différents organes et ainsi de permettre les échanges entre ces organes et le sang. Cette circulation sanguine est possible grâce à l’existence d’une certaine pression exercée notamment par le cœur qui joue le rôle de pompe et par les vaisseaux qui sont des modulateurs de cette pression ; en effet les vaisseaux sanguins ont la capacité de se contracter ou de se relâcher au besoin, maintenant ainsi ce qu’on appelle : le tonus vasculaire.
Ce tonus est déterminé au niveau du vaisseau par deux éléments différents :
• La cellule musculaire lisse (CML)
• L’endothélium

ROLE DE LA CELLULE MUSCULAIRE LISSE VASCULAIRE (CMLV) DANS LA PHYSIOLOGIE DU VAISSEAU

Les CML sont des cellules peu différenciées issues du mésoderme comme le sont les autres types de cellules musculaires (hormis les cellules myoépithéliales). D’un point de vue structural, les CML sont entourées d’une membrane péricellulaire qu’elles synthétisent, constituée majoritairement de collagène de type IV et étroitement associée à la membrane de la cellule. La matrice extracellulaire (MEC) de la média est une charpente collagénique constituée de collagène de type III (60%), I (30%) et autres types (10%). La prédominance du collagène de type III démontre que la MEC de la média est adaptée aux propriétés mécaniques d’un tissu, telles que la contractilité et l’élasticité au niveau des artères élastiques. Ainsi, les forces auxquelles sont soumis les vaisseaux conditionnent largement l’épaisseur de la média. La média est beaucoup moins importante dans les veines que dans les artères de diamètre comparable. En effet, les veines renferment quelques groupes de CML largement vascularisées et séparées par de larges espaces conjonctifs renfermant des fibres de collagène disposées longitudinalement.
Cette disposition se rapproche déjà de celle retrouvée dans l’adventice. Tout comme les cellules musculaires squelettiques et cardiaques, les CML contiennent de l’actine et de la myosine. Toutefois, ces filaments ne sont pas organisés et ne forment pas de myofibrilles bien individualisées (17).
La myosine diffère légèrement de celle des muscles squelettiques d’un point de vue fonctionnel : elle a une activité de dégradation de l’ATP dix fois inférieure et cette activité est contrôlée par le Ca2+.
Tout comme la myosine du muscle squelettique, elle ne peut interagir avec l’actine que si ses chaînes légères sont phosphorylées.
Quand la concentration de Ca2+ cytoplasmique est supérieure à 1 µM, la cellule se contracte. A contrario, quand la concentration intracellulaire est inférieure à cette valeur, la cellule est plutôt dans un état relâché. Il faut donc une hausse de Ca2+ cytoplasmique pour que la cellule se contracte.

CONTRACTION DE LA CMLV

Mécanisme de l’élévation du Ca2+ intracellulaire

Le Ca2+ d’origine extracellulaire et/ou sarcoplasmique peut être utilisé par la CMLV pour augmenter la concentration cytoplasmique en Ca2+ et ainsi provoquer la contraction de la cellule. Ces deux sources de Ca2+ ont un rôle différent dans le processus de la contraction musculaire et sont dépendantes du mode d’initiation de la contraction. L’augmentation de Ca2+ peut être due à une modification du potentiel de membrane (initiation électromécanique) qui va provoquer l’ouverture de canaux calciques voltage dépendants et permettre l’entrer du Ca2+ extracellulaire. La hausse de Ca2+ peut également résulter de la liaison d’un agoniste à un récepteur spécifique (initiation pharmacomécanique), ce qui augmente le taux de Ca2+ par l’ouverture du récepteur à la ryanodine, canal calcique protéique qui permet, lorsqu’il s’ouvre, le passage du calcium du réticulum sarcoplasmique vers le cytoplasme (Fig. 2). Ces deux systèmes sont dépendants et agissent en synergie. Dans tous les cas, cette hausse de Ca2+ intracellulaire est très brève, le calcium étant rapidement cytotoxique, par activation des protéases dépendantes du Ca2+ (calpaïne) ou encore des phospholipases ou des endonucléases.
™ Couplage électromécanique : modification du potentiel de membrane
o Potentiel de membrane
En fonction des territoires vasculaires, le potentiel de membrane des cellules musculaires lisses varie entre -45 et -70 mV (66 ; 108). Deux types de canaux ioniques interviennent dans la modulation du potentiel de membrane dans les CMLV : des canaux K+ et des canaux Cl-, tous deux dépendant du Ca2+. Dans le cas d’une augmentation de la concentration en Ca2+, ces canaux sont activés. Le canal chlore dépendant du Ca2+ va provoquer une sortie de Cl-, et donc une dépolarisation de la membrane plasmique. Au contraire, l’activation par le Ca2+ des canaux potassiques dépendants du Ca2+ provoque une sortie de K+ et donc une hyperpolarisation et par voie de conséquence une diminution du tonus vasculaire.
o Canaux calciques dépendants du voltage
La modification du potentiel de membrane de 3 mV augmente (dépolarisation) ou diminue (hyperpolarisation) de deux fois l’entrée de Ca2+ par les canaux calciques voltage dépendants. Les études pharmacologiques et électrophysiologiques ont montré qu’il existe six types de canaux calciques voltage dépendants (CCVD) : les CCVD de type L, T, N, R, Q et P (138). Dans les CMLV, deux types sont présents : le type L ( » long-lasting « ) et le type T ( » transient « ) (32 ; 62 ; 83 ; 101). Les canaux de type T sont activés par des dépolarisations moyennes (-30 mV) et sont inactivés rapidement (20 à 60 ms).
Les canaux de type L sont activés par de forte dépolarisation, à partir de –40mV, mais leur activation est complète à 0 mV, et ils sont inactivés moins rapidement que les canaux de type T (300 à 600 ms) (101 ; 126).
™ Couplage pharmacomécanique
Dans le cas d’un couplage pharmacologique, la hausse de Ca2+ intracellulaire n’est pas due à une dépolarisation de la membrane. Il faut noter cependant que la modification du potentiel de membrane peut apparaître secondairement. Différents mécanismes ont été proposés pour ce couplage pharmacomécanique : le plus important est l’activation de la cascade des phosphatidyl-inositols qui provoque l’augmentation de l’IP3. Un autre, plus controversé, serait une stimulation de l’influx de Ca2+ sans dépolarisation, par augmentation de la probabilité d’ouverture des canaux de type L, ou encore par activation d’un récepteur canal calcique par liaison de son ligand.
o Voie PLC/IP3
La majorité des vasoconstricteurs provoquent une contraction des CMLV via leur liaison à un récepteur couplé à la PLCβ. La liaison de ce type de ligand provoque dans un premier temps la libération de Ca2+ des compartiments intracellulaires (39 ; 49), puis un flux transmembranaire de Ca2+, mais cela peut varier selon les récepteurs ou les vaisseaux.
La PLCβ est une enzyme dont il existe en fait plusieurs isoformes. La PLC va former, à partir du phosphatidylinositol biphosphate (PIP2) de la bicouche phospholipidique de la membrane, de l’inositol triphosphate (IP3) et du Diacylglycerol (DAG). L’IP3 libéré va ensuite venir se fixer sur des canaux calciques récepteurs à l’IP3 (R-IP3) ce qui va ouvrir le canal et ainsi libérer du calcium (Fig. 3) (78). Ce mécanisme n’est pas spécifique à la CML, mais est très ubiquitaire et a été très bien décrit par Berridge (1993) (115).
Ensuite un mécanisme de libération de calcium induit par le calcium ou  » calcium induced calcium release  » (CICR) va se mettre en place et provoquer une sortie massive de calcium de ces réservoirs intracellulaires. Des canaux calciques sensibles au calcium sont activés par le calcium libéré via les récepteurs canaux sensibles à l’IP3 et vont déclencher une rapide sortie du calcium du réticulum. Ce mécanisme a d’abord été mis en évidence dans le muscle squelettique puis dans le cœur et enfin dans les CML (20). Cette libération de Ca2+ induite par le Ca2+ fait suite à une activation des R-IP3 et surtout des récepteurs canaux de la ryanodine (Fig. 2).

Mécanisme moléculaire de la contraction de la CML

Le Ca2+ dans le milieu intracellulaire va ensuite se complexer avec différentes molécules dont la calmoduline, et former ainsi des complexes Ca2+/calmoduline (une molécule de calmoduline pour quatre ions calciques) (18 ; 95). La calmoduline est une protéine ubiquitaire et multi-fonctionelle, extrêmement conservée au cours de l’évolution. La fixation réversible du Ca2+ induit un changement de conformation de la molécule qui va pouvoir interagir avec la kinase de la chaîne légère de la myosine (MLCK).

Activation de la MLCK

Le complexe Ca2+/calmoduline une fois formé, va activer une kinase (MLCK) qui est une enzyme appartenant à ce complexe enzymatique (Fig. 3). Cette enzyme va phosphoryler la chaîne légère de la myosine (MLC pour Myosin Light Chain) sur la Sérine 19. Ce processus de phosphorylation joue un rôle central dans de nombreux processus biologiques.
La phosphorylation de la MLC est nécessaire à l’interaction actine-myosine et donc à la contraction de la CML (42). L’activité de la MLCK est dans la CML en concurrence avec une phosphatase : la MLCP (Myosin Light Chain Phosphatase) qui va déphosphoryler la chaîne légère de la myosine et ainsi provoquer la rupture de l’interaction actine-myosine. Contrairement à la MLCK, l’activité de la MLCP est indépendante de la concentration en calcium.

Appareil contractile de la CML

Les filaments épais sont constitués principalement de myosine. La myosine possède une activité  enzymatique ATPase nécessaire à sa fonction motrice. La phosphorylation des chaînes légères régulatrices (MLC20) provoque un changement de conformation de la myosine qui passe dans une conformation plus allongée et capable de se lier avec l’actine (myosine activée).
Les filaments fins sont constitués principalement d’actine. Les autres protéines constituant le filament fin sont la tropomyosine, la caldésmone et la calponine. Cependant il n’y a pas de troponine C, constituant essentiel du filament fin des cellules musculaires squelettiques et cardiaques. Cela représente la différence majeure entre les CML et les autres types de cellules musculaires. Le mécanisme général de la contraction est le même que celui des cellules musculaires squelettiques. La fixation de la myosine activée (qui a lié une molécule d’ATP) sur l’actine provoque un changement de conformation de la myosine qui va « pivoter  » et provoquer un glissement des filaments fins par rapport aux filaments épais. La force nécessaire est produite par l’activité ATPasique intrinsèque de la myosine. Ce changement de conformation va également libérer l’ADP et permettre la fixation d’un nouvel ATP.

Sensibilisation de l’appareil contractile

Deux mécanismes semblent impliqués dans ce phénomène de sensibilisation de l’appareil contractile : l’inhibition de la MLCP et la phosphorylation de protéines régulatrices (Fig.3 & Fig. 4). Plusieurs messagers intracellulaires peuvent modifier l’activité de la MLCP dont le DAG ou l’acide Arachidonique (AA). Divers agonistes sensibilisants stimulent la production d’AA via l’activation de la phospholipase A2 (PLA2). Le DAG et l’AA activeraient une PKC qui inhiberait l’activité de la MLCP par phosphorylation de la protéine CPI-17 (Fig. 4), une protéine spécifique du muscle lisse et inhibitrice de la MLCP (137 ; 185). L’effet sensibilisant des agonistes vasoconstricteurs implique les protéines G dont principalement une petite protéine G : Rho. Celle-ci activerait une protéine kinase : la kinase associée à Rho (ROK). ROK phosphoryle la MLCP, ce qui inhibe son activité (184 ; 151). ROK pourrait être activée directement par l’AA (184). L’AA pourrait en plus directement inhiber la MLCP par dissociation de ces sous-unités (102).
La phosphorylation de protéines régulatrices associées aux filaments fins d’actine telles que la Caldésmone et la Calponine participe à la variation de sensibilité au Ca2+.
Cette phosphorylation lève l’inhibition de ces molécules sur l’activité de la myosine.

RELAXATION DE LA CMLV

On peut distinguer deux types de relaxation : une relaxation passive, par retrait d’un agent vasoconstricteur, et une relaxation active, par effet d’un vasodilatateur. Dans le premier cas, ce sont les mécanismes d’homéostasie du Ca2+ intracellulaire qui vont diminuer ce taux. Ce sont les pompes calciques membranaires et les SERCA qui dans ce cas vont induire une relaxation et un retour à l’état basal. Dans le cas de l’action d’un vasodilatateur, la vasorelaxation peut être induite par trois mécanismes distincts : la baisse du Ca2+ intracellulaire, la baisse de la sensibilité au calcium de l’appareil contractile et l’action directe sur les protéines du cytosquelette. De plus, la corrélation entre le taux de Ca2+ et la contraction n’est pas permanente : le calcium intracellulaire est très rapidement cytotoxique à des molarités élevées. Il faut donc que la CMLV diminue rapidement ce taux après la contraction. Cependant, les CML sont le plus souvent impliquées dans des fonctions qui réclament des contractions prolongées. Il existe donc des mécanismes qui permettent à la CML de rester contractée en absence de Ca2+.
¾ Mécanisme de la baisse de Ca2+
La baisse de Ca2+ a lieu, soit par expulsion du calcium intracellulaire à l’extérieur de la cellule, soit par recaptage du calcium intracellulaire dans le réticulum sarco-endoplasmique principalement via des ATPases dépendantes du Ca2+ : les SERCA. L’expulsion du Ca2+ à l’extérieur de la cellule se fait par les mêmes mécanismes que ceux qui se trouvent impliqués dans le contrôle du taux basal de Ca2+ dans la CMLV (Fig. 2).
9 Activation des SERCA Les SERCA
Les SERCA sont un groupe d’enzymes agissant comme des pompes permettant l’accumulation du calcium à l’intérieur du réticulum, grâce à l’énergie fournie par l’hydrolyse de l’ATP.
Les SERCA sont codés par une famille de trois gènes SERCA 1, 2 et 3 donnant naissance après épissage alternatif à cinq isoformes régulées différemment selon les tissus et le stade du développement.
Le gène SERCA 1 code deux isoformes exprimées différemment selon l’âge : la forme SERCA 1a est exprimée dans les fibres musculaires rapides chez l’adulte (37) alors que la forme SERCA 1b est quant à elle exprimée chez le nouveau-né (28 ; 37). Le gène SERCA 2 code lui aussi pour deux transcrits codés par épissage alternatif, et exprimés de façon spécifique en fonction du tissu. La forme SERCA 2a est exprimée fortement dans le cœur, dans certaines CML et notamment celles de l’aorte (27 ; 86). La forme SERCA 2b est beaucoup plus ubiquiste et est considérée comme un gène domestique (housekepping gene) (51 ; 57 ; 68). La forme SERCA 3 est exprimée quant à elle dans des types cellulaires particuliers comme les cellules endothéliales, certaines cellules épithéliales et les plaquettes. Toutes les SERCA partagent les mêmes propriétés générales : elles transportent deux ions Ca2+ par ATP hydrolysé. Les SERCA 2a et 2b sont exprimées dans les CMLV, cette isoforme, ainsi que la forme SERCA1, est inhibée quand elle est liée à une protéine : le phospholambane (PLB).

Table des matières

NTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I : PHYSIOLOGIE DU VAISSEAU SANGUIN
A‐ORGANISATION ANATOMO‐FONCTIONNELLE DU VAISSEAU
I-STRUCTURE
I.1. Adventice
I.2. Média
II.3. Intima
II- FONCTION
II.1. Rôle de la cellule musculaire lisse vasculaire(CMLV
II.1.1 Mécanisme moléculaire de la contraction de la CMLV
II.1.1.1 Activation de la MLCK
II.1.1.2 Appareil contractile de la CMLV
II.1.1.3 Sensibilisation de l’appareil contractile
II.1.2 Mécanisme moléculaire de la relaxation de la CMLV
II.1.2.1 Déphosphorylation de la myosine par les MLCP
II.1.2.2 Prolongation de la phase de contraction
B- ROLE DE L’ENDOTHELIUM DANS LA PHYSIOLOGIE DU VAISSEAU
I-LES AGONISTES
III- LES FACTEURS ENDOTHELIAUX VASOACTIFS
III.1 Les facteurs relaxants
III.2 Les facteurs contracturants
CHAPITRE II : GENERALITES SUR PARKIA BIGLOBOSA
I – BOTANIQUE
IIBIOGEOGRAPHIE
III- BIOLOGIE DE LA PLANTE
IV- COMPOSITION CHIMIQUE
V- IMPORTANCE SOCIO-ECONOMIQUE
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL PERSONNEL
A-CADRE ET LIEU DE L’ETUDE
B-MATERIEL ET METHODES
I- MATERIEL
I.1.Le matériel chirurgical
I.2. Le microscope binoculaire (PRIOR)
I.3. Le broyeur à mortier RM 100
I.4. Le moulinex
I.5. Le matériel de filtration
I.6. L’évaporateur rotatif (rotavapor R210)
I.7. Le distillateur
I.8. La verrerie et le petit matériel
I.9. La bouteille à oxygène
I.10. Le système à organe isolé
I.11. Les animaux de laboratoire
I.11.1. Espèces utilisées
I.11.2. Conditions d’élevage
I.12. Solutions de travail
I.12.1. Solution de krebs
I.12.2. Agents pharmacologiques utilisés
II- METHODE
II.1.Préparation des solutions de travail
II.1.1.Préparation solution mère de krebs
II.1.2.Préparation solution fille de krebs
II.1.3 Préparation de l’adrénaline (épinéphrine)
II.1.4.Préparation de l’acétylcholine
II.1.5.Préparation de la solution de L-NAME
II.1.6.Préparation de la solution de wortmannine
II.1.7.Préparation de la solution d’indométacine
II.1.8.Préparation de l’extrait d’écorce de Parkia biglobosa
II.2.Expérience de réactivité vasculaire
II.3.Mise en évidence des propriés vasomotrices de l’extrait hydro-alcoolique d’écorce de Parkia biglobosa
II.4.Mise en évidence des mécanismes impliqués
II.5.Analyse stastistique
C- RESULTATS
D- DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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