Bases cellulaires et moléculaires de l'hypertension artérielle pulmonaire

Annales de Cardiologie et d’Angéiologie 56 (2007) S93–S105 http://france.elsevier.com/direct/ANCAAN/

Mise au point

Bases cellulaires et moléculaires de l’hypertension artérielle pulmonaire Cellular and molecular aspects of pulmonary hypertension F. Perros, M. Humbert* Centre national de référence sur l’hypertension artérielle pulmonaire, UPRES EA2705–Inserm U764, hôpital Antoine-Béclère, université Paris-Sud, Assistance publique–Hôpitaux de Paris, 157, rue de la Porte-de-Trivaux, 92140 Clamart, France Disponible sur internet le 11 mai 2007

Résumé Les effets conjugués de la vasoconstriction, du remodelage de la paroi des vaisseaux pulmonaires et de la thrombose in situ contribuent à l’augmentation des résistances vasculaires pulmonaires au cours de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Le remodelage vasculaire fait intervenir toutes les tuniques de la paroi du vaisseau et tous les types cellulaires qui les composent (cellules endothéliales, cellules musculaires lisses, fibroblastes, cellules inflammatoires et plaquettes). Une vasoconstriction excessive a été liée à un défaut dans la fonction ou l’expression de canaux potassiques et à un dysfonctionnement endothélial. Un tel dysfonctionnement entraîne un manque chronique de production de vasodilatateurs, monoxyde d’azote et prostacycline principalement, et une production exagérée de vasoconstricteurs tels que l’endothéline-1. Certaines voies de signalisation impliquées dans les fonctions cellulaires fondamentales telles que la contraction, la mobilité, la prolifération et l’apoptose seraient altérées ou anormalement activées (Rho-kinases, hypoxia inducible factor) dans les lésions vasculaires associées à l’HTAP. Ces anomalies contribuent à l’augmentation du tonus vasculaire et au remodelage vasculaire pulmonaire et représentent des cibles pharmacologiques pertinentes. Certains facteurs de croissance incluant des membres de la superfamille du transforming growth factor beta, l’angiopoiétine-1, la sérotonine et le platelet derived growth factor pourraient jouer un rôle dans la pathogénie de l’HTAP. L’inflammation pourrait jouer un rôle dans l’initiation ou l’entretien des lésions vasculaires pulmonaires. © 2007 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Abstract In pulmonary hypertension vasoconstriction, vascular remodelling and in situ thrombosis are key factors in the genesis of increased pulmonary arterial resistance. All types of vascular wall cells (endothelial cells, smooth muscle cells, fibroblasts, inflammatory cells and platelets) contribute to vascular remodelling. Increased vasoconstriction has been linked to defects in the function or expression of K channels and to endothelial dysfunction. This results in a chronic lack of vasodilators, mostly NO and prostacyclin, and an increased production of vasoconstrictors such as endothelin 1. Certain signalling pathways (Rho-kinase, hypoxia-inducible factor) are also abnormal. All of these abnormalities represent potential pharmacologic targets. Some growth factors, such as the transforming growth factor beta, angiopoietin-1, serotonin and platelet-derived growth factor, might play a role in the pathogenesis of pulmonary hypertension. Finally, inflammation may play a role in the initiation or maintenance of pulmonary vascular lesions. © 2007 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Mots clés : Hypertension artérielle pulmonaire ; Inflammation ; Remodelage vasculaire ; Facteurs de croissance Keywords: Pulmonary hypertension; Inflammation; Vascular remodeling; Growth factors

La circulation pulmonaire est un système à basse pression et à haut débit. En cas d’augmentation du flux sanguin, ce système peut recruter un grand nombre de vaisseaux normalement

* Auteur

correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (M. Humbert).

non perfusés. La pression transmurale des artères pulmonaires reste toujours basse expliquant la finesse de la paroi de ces artères. L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie qui touche les petites artères pulmonaires. Elle se caractérise par une obstruction vasculaire conduisant à une augmentation progressive des résistances à l’écoulement sanguin. Cette augmentation de la postcharge du ventricule droit

0003-3928/$ - see front matter © 2007 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.ancard.2007.04.001

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cause à terme une défaillance cardiaque droite. La vasoconstriction, le remodelage de la paroi des vaisseaux pulmonaires et la thrombose sont autant de facteurs qui contribuent à l’augmentation des résistances vasculaires pulmonaires dans l’HTAP [1]. L’obstruction des artères pulmonaires par prolifération intimale et médiale est considérée comme un élément clé dans la pathogenèse de l’HTAP [2]. Le remodelage vasculaire pulmonaire est un processus qui implique toutes les tuniques de la paroi des vaisseaux. La compréhension de ce processus est compliquée par le fait que les différents compartiments de la paroi des vaisseaux se composent de populations cellulaires hétérogènes. 1. Aspects cellulaires 1.1. Cellules musculaires lisses et fibroblastes Chaque type cellulaire (endothélial, musculaire lisse, fibroblastique) joue un rôle bien déterminé en réponse à une atteinte de la paroi vasculaire pulmonaire [2]. La néomuscularisation des petites artères pulmonaires périphériques normalement non musculaires, jusque dans l’acinus respiratoire, est une caractéristique commune à toutes les formes de remodelage associées à l’HTAP. Les mécanismes cellulaires responsables de la muscularisation de cette partie des vaisseaux pulmonaires ne sont pas complètement élucidés. De plus, une caractéristique majeure des hypertensions pulmonaires sévères est la formation d’une couche de myofibroblastes et de matrice extracellulaire entre l’endothélium et la lamina élastique interne, appelée la néo-intima. Dans certains modèles, en particulier dans les modèles hypoxiques, les fibroblastes adventitiels semblent les premières cellules activées à proliférer et à synthétiser des protéines de matrice en réponse au stimulus hypertensif pulmonaire [3]. Les mécanismes qui rendent possible la migration des fibroblastes adventitiels dans la média (et à un stade plus évolué dans l’intima) sont mal identifiés. Des données expérimentales suggèrent qu’il existe une surexpression des métalloprotéinases de matrice (MMP) MMP2 et MMP9, et que ces enzymes sont impliquées dans la migration. Dans de nombreuses formes d’hypertension pulmonaire, l’épaississement de la paroi des vaisseaux est accompagné d’une néovascularisation des vasa vasorum. Cette néovascularisation se développe principalement dans l’adventice, bien qu’elle puisse s’étendre aux parties externes de la média. La formation de ces vaisseaux adventitiels pourrait fournir une voie d’accès à la face adventitielle de la paroi des vaisseaux pour les cellules progénitrices. On ignore si cette circulation de cellules progénitrices dérivées de la moelle osseuse contribue directement à l’épaississement de l’adventice et peut-être même de la média, ou si ces cellules ne font simplement qu’augmenter l’activité proliférative et migratoire des fibroblastes locaux. Dans le futur, le rôle des cellules progénitrices circulantes dans le remodelage vasculaire devra être étudié avec attention [4]. L’HTAP pourrait être associée à une altération de la balance entre prolifération et apoptose, avec comme conséquence, des artères pulmonaires épaissies et obstruées.

1.2. Cellules endothéliales Une prolifération aberrante des cellules endothéliales conduisant à la formation de lésions plexiformes a été décrite dans de nombreux cas d’HTAP humaines [5]. Le stimulus déclenchant ou l’atteinte cellulaire qui provoque cette prolifération endothéliale anormale est inconnu mais pourrait avoir une composante hypoxique ou inflammatoire, ou être en partie la conséquence des contraintes de cisaillement (shear stress) ou la réponse à des substances au sens large ou à des toxines sur un fond de susceptibilité génétique. Cependant, bien qu’il existe de nombreux modèles animaux d’hypertension pulmonaire, aucun ne reproduit exactement l’histologie de l’HTAP humaine. Par exemple, dans aucun de ces modèles, on ne trouve de lésions plexiformes. Les cellules endothéliales peuvent répondre à l’agression de différentes façons, ce qui modifie le mécanisme de remodelage vasculaire. Cette agression peut altérer non seulement la prolifération cellulaire et l’apoptose mais aussi les fonctions hémostatiques de l’endothélium (incluant le contrôle de la coagulation et la production de facteurs de croissance et de substances vasoactives). Les lésions plexiformes sont constituées de cellules endothéliales soutenues par un stroma contenant des protéines de matrice et des myofibroblastes. Ces cellules endothéliales expriment des marqueurs de l’angiogenèse, tels que le VEGF (vascular endothelial growth factor) et ses récepteurs [5]. De plus, les cellules qui composent les lésions plexiformes des HTAP idiopathiques (HTAPi) auraient une origine monoclonale [6]. Bien que la genèse de ces lésions comporte probablement une composante hémodynamique, celles-ci pourraient représenter bien plus que la simple conséquence d’une élévation de la pression intravasculaire. La prolifération endothéliale dans les lésions plexiformes pourrait être un marqueur d’une anomalie endothéliale fondamentale au cours des HTAPi. Cette anomalie pourrait jouer un rôle dans la pathogenèse de ces HTAP. Des défauts de gènes suppresseurs de croissance ont été découverts dans les lésions plexiformes de patients atteints d’HTAPi : défauts dans les récepteurs de type 2 du TGF-β (TGF-βR2) et dans le gène proapoptotique Bax [7]. Ainsi, dans approximativement 30 % des lésions plexiformes, il y a un décalage du cadre de lecture dans le gène codant le TGF-βR2 aboutissant à un codon stop prématuré. En outre, dans 90 % des lésions plexiformes, le TGF-βR2 n’est pas exprimé alors qu’il l’est abondamment dans les cellules endothéliales extérieures à ces lésions. Des mutations somatiques dans des gènes suppresseurs de croissance pourraient permettre l’expansion clonale de cellules endothéliales, contribuant à la formation de lésions plexiformes et à l’oblitération vasculaire [7]. Dans l’HTAPi, l’infection par l’herpèsvirus humain de type 8 (HHV8) pourrait aussi contribuer à la croissance monoclonale des cellules endothéliales dans les lésions plexiformes [8]. Des facteurs déclenchants comme des virus à tropisme vasculaire pourraient promouvoir la croissance des cellules endothéliales. Ces virus entraîneraient une dérégulation de la croissance cellulaire ou de la signalisation des facteurs de croissance. Même si l’implication formelle de l’HHV8 ainsi que celle d’autres virus à tropisme vasculaire dans l’HTAP fait l’objet de nombreuses contro-

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verses [8–17], il n’en reste pas moins vrai que de nombreuses infections virales sont associées à des troubles prolifératifs mettant en lumière la pertinence de cette hypothèse dans l’HTAP.

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l’HTAP chez des sujets prédisposés, en augmentant la réactivité du lit vasculaire pulmonaire. 1.4. Plaquettes et thrombose

1.3. Cellules inflammatoires Des mécanismes inflammatoires semblent jouer un rôle important dans certains types d’hypertension pulmonaire comme l’HTAP induite chez le rat par la monocrotaline et comme certaines HTAP humaines secondaires à des maladies auto-immunes ou à l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) [18]. Dans certaines HTAP sévères associées à un lupus érythémateux, les paramètres hémodynamiques et cliniques des patients ont été améliorés grâce à un traitement immunosuppresseur, soulignant l’importance de la composante inflammatoire chez ces malades. Certaines HTAPi sont associées à des troubles immunologiques, ce qui plaide en faveur du rôle possible de l’inflammation dans cette maladie. En effet, 10 à 40 % des patients atteints d’HTAP ont des autoanticorps circulants, dont des anticorps antinucléaires, ainsi que des concentrations plasmatiques élevées des cytokines pro-inflammatoires IL-1 et IL-6 et des chimiokines fractalkine et MCP-1 [19,20]. L’analyse histologique des poumons révèle aussi la présence d’infiltrats inflammatoires (macrophages, lymphocytes B et T, mastocytes et cellules dendritiques) [21,22] au niveau des lésions plexiformes dans les HTAP sévères, ainsi qu’une expression accrue des chimiokines Rantes et fractalkine au niveau de l’endothélium vasculaire pulmonaire [19]. L’expression pulmonaire de la fractalkine est accrue dans les poumons des rats exposés à la monocrotaline. En plus de son rôle chimiotactique pour les leucocytes circulants, la fractalkine pourrait également agir comme un facteur de croissance pour les cellules musculaires lisses d’artères pulmonaires, preuve que les médiateurs de l’inflammation pourraient intervenir directement dans le remodelage vasculaire pulmonaire [23]. Des études portant sur le rôle des mécanismes inflammatoires sont nécessaires pour comprendre si cette composante de l’HTAP est pertinente pour sa physiopathologie. Des travaux allant dans ce sens ont montré qu’un polymorphisme du gène de l’IL-6 augmente le risque de développement d’une HTAP secondaire à une bronchopneumopathie chronique obstructive [24]. Récemment, il a été prouvé que les lymphocytes T ont un rôle protecteur contre le remodelage vasculaire et contribuent au maintien de l’architecture vasculaire pulmonaire en situation de stress. Dans cette étude, des rats athymiques soumis à un inhibiteur du VEGF développent une HTAP en normoxie alors que les rats euthymiques n’en développent pas. Lorsque ces rats sont soumis à l’hypoxie, l’HTAP et la mortalité sont augmentées chez les rats athymiques par rapport aux rats euthymiques [25]. L’injection de splénocytes (cellules T) protège contre le développement de l’HTAP chez les rats athymiques. Des résultats similaires ont été obtenus chez les rats athymiques soumis à la monocrotaline [26]. Il a également été montré que l’inflammation pulmonaire d’origine allergique augmente la sensibilité vasculaire pulmonaire à la sérotonine, au thromboxane, à l’angiotensine II et à l’endothéline 1 [27]. L’inflammation pourrait donc favoriser

Les lésions thrombotiques et le dysfonctionnement plaquettaire sont potentiellement importants pour le développement de l’HTAP [28]. La thrombose in situ peut être déclenchée ou aggravée par des anomalies de la cascade de la coagulation, des cellules endothéliales ou des plaquettes. Chez certains patients, il existe des preuves biologiques que la coagulation intravasculaire est un processus persistant caractérisé par des concentrations plasmatiques élevées de D-dimères et de fibrinopeptides A et B. La dysfonction endothéliale est reflétée par la mesure de concentrations plasmatiques élevées en facteur de von Willebrand et en inhibiteur de l’activateur du plasminogène de type 1. En 2004, il est largement accepté que les contraintes de cisaillement ou de pression au niveau des vaisseaux pulmonaires génèrent une surface thrombogénique favorisant la thrombose in situ. Cette diathèse prothrombotique est partagée par de nombreuses formes d’hypertension pulmonaire et n’est pas spécifique de l’HTAPI. Les anomalies vasculaires rencontrées dans l’HTAP peuvent conduire à une libération par les plaquettes de différents facteurs procoagulants, vasoactifs ou mitogéniques. En effet, la fonction des plaquettes n’est pas limitée à la coagulation. Les plaquettes stockent et libèrent d’importants médiateurs qui interviennent dans la vasoconstriction et le remodelage tels que le thromboxane A2 (TXA2), le platelet-derivated growth factor (PDGF), la sérotonine (5hydroxytryptamine, 5-HT), le transforming growth factor beta (TGF-β), le VEGF. Cependant, dans la plupart des cas, on ignore si la thrombose et la dysfonction plaquettaire sont des causes ou des conséquences de la maladie [28]. 2. Aspects moléculaires Beaucoup d’auteurs considèrent que la vasoconstriction pulmonaire est un élément précoce du processus hypertensif pulmonaire. Une vasoconstriction excessive a été liée à un défaut dans la fonction ou l’expression de canaux potassiques et à un dysfonctionnement endothélial [1,2]. Un tel dysfonctionnement entraîne un manque chronique de production de vasodilatateurs tels que le monoxyde d’azote (NO) et la prostacycline, et dans le même temps, une production exagérée de vasoconstricteurs tels que l’endothéline-1. La plupart des stimuli qui augmentent fortement la vasoconstriction provoquent également une prolifération cellulaire (exemple : inhibition des canaux potassiques, endothéline-1) et jouent donc un rôle probable dans le remodelage artériel pulmonaire. Ces médiateurs représentent donc des cibles pharmacologiques pertinentes. 2.1. La prostacycline, le vasoactive intestinal peptide et le monoxyde d’azote La prostacycline (prostaglandine I2) est un vasodilatateur pulmonaire endogène important qui agit par le biais de l’activation de voies dépendantes de l’AMPc (adénosine monophos-

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phate cyclique). Elle inhibe aussi la prolifération des cellules musculaires lisses et diminue l’agrégation plaquettaire. Sa synthèse est diminuée dans les cellules endothéliales pulmonaires de patients atteints d’HTAP, comme le montre la réduction dans ces cellules de l’expression de la prostacycline synthase [29]. Dans l’HTAPi, l’analyse des métabolites urinaires de la prostacycline montre également une diminution de la quantité de 6-céto-prostaglandine F1α excrétée, un métabolite stable de la prostacycline [30]. Les traitements fondés sur l’utilisation de la prostacycline ou de ses dérivés ont montré leur efficacité clinique et hémodynamique au cours de l’HTAP. La diminution de la vasodilatation induite par l’endothélium au cours de l’HTAP a été mise en évidence par la réduction de l’expression de la NO synthase dans les cellules endothéliales pulmonaires des malades [31]. Une nouvelle stratégie thérapeutique vise à augmenter la vasodilatation pulmonaire dépendante du NO et médiée par la GMPc (guanosine monophosphate cyclique), en inhibant les phosphodiestérases de type 5 qui dégradent la GMPc. Chez un petit groupe de malades, un inhibiteur des phosphodiestérases de type 5, le sildénafil, a montré son innocuité et son efficacité en traitement chronique [32]. Le vasoactive intestinal peptide (VIP) est un neuropeptide qui agit principalement comme un neurotransmetteur. C’est un puissant vasodilatateur systémique et pulmonaire. Il inhibe également la prolifération des cellules musculaires lisses et diminue l’agrégation plaquettaire. Le VIP agit sur deux sous-types d’un récepteur (VPAC-1 et -2) couplé à l’adénylate-cyclase. Les récepteurs VPAC-1 et -2 sont exprimés à la surface de tous les vaisseaux pulmonaires [33]. Leur stimulation a pour effet l’activation des systèmes AMPc et GMPc. Des concentrations sériques basses et une immunoréactivité diminuée du VIP ont été mesurées dans les artères pulmonaires de patients atteints d’HTAP. De plus, on a pu mettre en évidence une augmentation de l’expression et de l’affinité des récepteurs du VIP à la surface des cellules musculaires lisses d’artères pulmonaires issues de patients ayant des HTAPi. Cela reflète vraisemblablement la carence physiologique en VIP. Des réponses positives au VIP administré en inhalation ont été démontrées en aigu et en chronique chez un petit nombre de malades [33]. Enfin, la déplétion du gène VIP chez la souris entraîne une hypertension pulmonaire modérée avec une augmentation de la PAP moyenne, une légère hypertrophie du ventricule droit, une augmentation de la muscularisation des petites artères pulmonaires et une infiltration inflammatoire périvasculaire [34]. 2.2. L’endothéline-1 En se fixant sur les récepteurs ETA des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires, l’endothéline-1 (ET-1) déclenche une augmentation rapide de la concentration calcique intracellulaire et une activation prolongée de la protéine-kinase C. Une activation précoce de l’isoforme p42/p44 de la MAPkinase et l’induction d’une réponse précoce des gènes de prolifération c-fos et c-jun sont aussi observées [2]. L’action mitogénique de l’ET-1 sur les cellules musculaires lisses des artères musculaires est médiée via les deux sous-types du récepteur de l’ET-1, ETA et ETB, en fonction de la localisation anatomique

des cellules. Par exemple, les récepteurs ETA médient la mitose des cellules issues de l’artère pulmonaire principale, alors que les deux sous-types ETA et ETB interviennent dans cette réponse dans les petites artères résistives. Il existe des arguments solides pour affirmer que l’ET-1 issue de l’endothélium est un acteur essentiel du déséquilibre entre vasodilatation et vasoconstriction caractéristique de l’HTAP. Les niveaux pulmonaires et circulants d’ET-1 sont augmentés en pathologie humaine et dans l’HTAP expérimentale chez l’animal [35]. Ces observations indiquent que l’ET-1 contribue probablement à la composante vasoactive de l’HTAP, mais également au remodelage vasculaire pulmonaire anormal caractéristique de cette maladie. L’HTAP se caractérise donc par une augmentation de l’endothéline (ET-1), mais aussi par une augmentation du rapport ET-1/ET-3 et une diminution des concentrations plasmatiques d’ET-3. Toutes ces modifications sont corrélées avec les marqueurs hémodynamiques et cliniques de sévérité de la maladie. Ainsi, le rapport ET-1/ET-3 pourrait représenter un nouveau facteur pronostique de l’HTAP [36]. Les résultats thérapeutiques obtenus avec l’utilisation chronique d’antagonistes des récepteurs de l’ET-1, tels que l’antagoniste mixte de récepteurs ETA et ETB (bosentan), prouvent la pertinence de cette voie dans l’HTAP. 2.3. Canaux potassiques La compréhension des mécanismes de la vasoconstriction pulmonaire hypoxique peut apporter des éléments de réponses pertinents aux questions soulevées par l’HTAP, bien que l’HTAP implique également une prolifération cellulaire et des anomalies de l’apoptose [37]. La vasoconstriction pulmonaire hypoxique se manifeste lorsque l’hypoxie inhibe un ou plusieurs canaux potassiques voltages dépendants (Kv) des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires résistives. La dépolarisation membranaire qui en résulte augmente l’ouverture des canaux calciques voltages dépendants et une élévation de la concentration cytosolique en calcium avec pour conséquence l’initiation de la contraction. Le canal Kv1.5 est sousexprimé dans les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires des patients qui souffrent d’HTAP [38] ; Kv1.5 et Kv2.1 sont sous-exprimés chez les rats qui ont une HTAP provoquée par une hypoxie chronique [39]. Des études menées avec des puces à ADN ont révélé que, dans l’HTAP, les gènes codant pour les canaux Kv étaient sous-exprimés dans les poumons malades [40]. La perte sélective de ces canaux Kv entraîne une dépolarisation des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires, augmente la concentration de calcium intracellulaire et conduit à la fois à une vasoconstriction et à une prolifération cellulaire. On ignore encore si ces anomalies des canaux Kv sont acquises ou innées. Cependant, il est certain que les anorexigènes dexfenfluramine et aminorex inhibent directement Kv1.5 et Kv2.1 [41]. Favoriser la voie des canaux Kv devrait avoir pour conséquence une vasodilatation et une régression du remodelage pulmonaire. Des médicaments comme le dichloroacétate et le sildénafil devraient augmenter l’expression et la fonction de ces canaux potassiques. La plupart des effets hémodynamiques du NO sont médiés par le

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GMPc. Le GMPc provoque une vasodilatation via l’activation de la protéine kinase G qui phosphoryle et active les canaux potassiques calcium-dépendants de grande conductance (BKCA). Cette voie constitue l’un des nombreux mécanismes permettant de réduire la concentration calcique cytosolique. 2.4. La sérotonine Au cours de l’HTAP, les concentrations de sérotonine (5hydroxytryptamine, 5-HT) plasmatiques sont élevées [42]. La 5-HT est produite par les cellules entérochromaffines du tractus gastro-intestinal et par les corps neuroépithéliaux pulmonaires puis stockée dans les plaquettes. La 5-HT a été impliquée dans l’HTAP. Initialement, on a observé des concentrations plasmatiques élevées en 5-HT et une HTAP sévère chez un patient ayant une thrombopathie congénitale caractérisée par un défaut dans la capacité des plaquettes à stocker la 5-HT (maladie du pool des plaquettes vides). Par la suite, des concentrations plasmatiques élevées en 5-HT ont été mesurées chez de nombreux patients atteints d’HTAP [42].Ces élévations n’ont pu être normalisées après transplantation pulmonaire ou traitement par la prostacycline, ce qui indique que cette augmentation de la concentration plasmatique en 5-HT n’est pas la simple conséquence de l’élévation de la pression artérielle pulmonaire [42]. Dans les années 1960, une association entre HTAP et l’anorexigène aminorex fut établie. L’aminorex induit le relargage de 5-HT par les plaquettes et inhibe la monoamine oxydase, empêchant potentiellement son inactivation. Ces deux actions conjuguées augmentent les concentrations plasmatiques en 5HT. Il a été mis en évidence que l’exposition à des dérivés de la fenfluramine augmentait les risques de développer une HTAP. Cet anorexigène interagit avec le transporteur de la 5HT (5-HTT) et cette interaction conduit au relargage de la 5HT par les plaquettes et inhibe sa recapture, ce qui augmente la concentration de sérotonine libre circulante. Enfin, l’exposition à la 5-HT chez le rat potentialise les effets de l’hypoxie sur la pression artérielle pulmonaire et le remodelage. Le mécanisme par lequel la 5-HT affecte les vaisseaux est encore débattu. La variabilité de l’expression du 5-HTT ou de son activité ou des deux conjuguées sur les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires contribue au remodelage vasculaire pulmonaire qui se développe dans les HTAP humaines et expérimentales [43]. Le 5-HTT est codé par un seul gène sur le chromosome 17q11.2 et un variant dans la région promotrice de ce gène a été décrit. Ce polymorphisme avec une forme longue (long, L) et une forme courte (short, S) du gène affecte l’expression et la fonction du 5-HTT. L’allèle L induit un taux de transcription du 5-HTT plus important que l’allèle S. Le variant allèlique L est trouvé de façon homozygote chez 65 % des patients ayant une HTAPi, mais seulement chez 27 % des témoins [44]. De plus, ce polymorphisme contribue aux différences interindividuelles dans l’expression du 5-HTT induite par l’hypoxie et affecte potentiellement la susceptibilité à l’hypertension pulmonaire hypoxique [45]. Des souris surexprimant le gène du 5HTT développent spontanément des hypertensions pulmonaires en absence d’hypoxie (et des hypertensions pulmonaires exagérées en hypoxie) [46]. De la même façon, l’expression du

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5-HTT dans les cellules musculaires lisses d’artères pulmonaires, à un niveau proche de celui trouvé dans les HTAPi humaines, entraîne une hypertension pulmonaire chez la souris [47]. Des études ont montré qu’un inhibiteur sélectif de la recapture de la 5-HT comme la fluoxétine prévenait l’hypertension pulmonaire hypoxique chez la souris [48]. Dans les grosses artères pulmonaires humaines, le récepteur 5-HT1 médie la contraction induite par la 5-HT. D’autres recherches ont montré que le récepteur 5-HT1B médiait cette contraction dans les petites artères pulmonaires musculaires humaines [49]. Il y a une augmentation de l’expression du 5-HT1B dans l’HTAP. La réponse contractile à la 5-HT dans la circulation pulmonaire du rat est médiée par le récepteur 5-HT2A chez les rats témoins. Cependant, chez les rats qui développent une HTAP induite par l’hypoxie, la réponse à la 5-HT est augmentée et médiée par le récepteur 5-HT1B et des études moléculaires ont révélé que la quantité d’ARNm du récepteur 5-HT1B est augmentée au niveau des vaisseaux pulmonaires. Le récepteur 5-HT1B pourrait être impliqué dans le développement de l’HTAP induite par l’hypoxie (études menées avec un antagoniste des récepteurs 5-HT1B/1D et avec des souris invalidées pour le gène codant pour le récepteur 5-HT1B) [50]. Après exposition à une hypoxie chronique, ces souris ne développent pas d’hypertrophie du ventricule droit, à la différence des souris de type sauvage. De la même manière, le remodelage vasculaire et l’augmentation de la réponse à la stimulation par la 5-HT sont diminués chez les souris invalidées pour 5-HT1B par rapport aux souris sauvages. D’autres récepteurs de la 5HT pourraient intervenir, tels que 5-HT2B. En effet, le récepteur 5-HT2B est activé par la nordexfenfluramine, le métabolite actif de la dexfenfluramine. De plus, les souris invalidées pour le gène codant pour le récepteur 5-HT2B ne développent pas d’HTAP en hypoxie chronique et la quantité de transcrits du 5HT2B est augmentée dans l’HTAPi [51]. Les rôles respectifs des canaux potassiques et de la 5-HT peuvent être reliés dans l’HTAP. D’une part, les inhibiteurs des canaux potassiques déclenchent le relargage de 5-HT et inhibent les courants potassiques dans les mégacaryocytes [52]. D’autre part, les anorexigènes qui inhibent la recapture de 5-HT et déclenchent son relargage sont des bloqueurs des canaux potassiques. Ces constatations conduisent à l’hypothèse que la dépolarisation chronique des plaquettes et des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires pourrait être à l’origine d’un état proprolifératif, avec une vasoconstriction pulmonaire et une hypersérotoninémie. 2.5. La voie des Rho-kinases La protéine RhoA est l’un des membres les mieux connus de la famille des protéines Rho. Elle régule un grand nombre des fonctions cellulaires fondamentales comme la contraction, la migration, la prolifération et l’apoptose. Les protéineskinases Rho (RhoKs) sont les mieux caractérisées des protéines effectrices de RhoA. L’importance des RhoKs dans le cœur et les vaisseaux a été soulignée par les effets bénéfiques des statines sur le système cardiovasculaire. En effet, en inhibant la 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A réductase, les statines

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réduisent la synthèse du cholestérol, mais préviennent aussi la formation du geranylgeranylpyrophosphate requis pour la translocation à la membrane et l’activation de RhoA, le principal activateur des RhoKs. Il a été montré in vitro sur des cultures de cellules endothéliales humaines, que la diminution d’expression de la NO synthase endothéliale sous l’effet de l’hypoxie, est médié par les RhoKs. Plusieurs études ont également montré que l’activation de la voie RhoA/RhoKs contribue à la fois à la vasoconstriction et au remodelage associé avec l’HTAP [53,54]. L’inhibiteur des RhoKs Y-27632 atténue la vasoconstriction induite en aigu par l’hypoxie et réduit le développement de l’HTAP hypoxique chronique et le remodelage vasculaire [55]. La sensibilisation élevée au calcium induite par l’hypoxie chronique est médiée par la voie RhoA/ RhoKs dans les petites artères pulmonaires, avec un doublement de l’expression des RhoKs [56]. La voie des RhoKs est aussi impliquée dans différents modèles d’hypertension artérielle chez le rat (exposition à la monocrotaline, à l’hypoxie, à un hyperdébit ou HTAP spontanée chez les rats fawnhooded) [57–60], puisque l’inhibition des RhoKs avec le fasudil, prévient ou améliore l’HTAP via de multiples mécanismes. Parmi ceux-ci, ont été mis en évidence une inhibition de la prolifération des cellules musculaires lisses et une augmentation de leur apoptose, une réduction de l’infiltration vasculaire macrophagique, et une augmentation de la vasodilatation dépendante de l’endothélium [54,57,61]. Bien que les mécanismes conduisant à l’augmentation de l’activité de la voie RhoA/ RhoKs n’ont pas encore été identifiés, ces données indiquent que cette voie est impliquée dans la pathogenèse de l’HTAP. D’ailleurs, l’inhibition de la voie RhoA/RhoKs serait impliquée dans les effets bénéfiques du sildénafil dans l’HTAP. Il a été montré que le sildénafil augmente la phosphorylation de RhoA et son association avec sa protéine cytosolique inhibitrice, le guanine dissociation inhibitor (GDI), dans les artères pulmonaires [53]. 2.6. Hypoxia-inducible factor (HIF)-1 (HIF)-1 est un facteur de transcription qui fonctionne comme le régulateur principal de l’adaptation cellulaire à l’hypoxie. Il a été montré que HIF-1 régule une douzaine de gènes impliqués dans l’angiogenèse, l’érythropoïèse, le métabolisme énergétique et la survie cellulaire [62]. HIF-1 est un hétérodimère composé d’une sous-unité régulée par l’oxygène HIF-1α et d’une sous-unité constitutivement exprimée HIF-1β. L’expression et l’activité de HIF-1α n’est pas seulement régulé par la PO2. Il a été montré qu’un grand nombre de cytokines et de facteurs de croissance peuvent induire l’expression de HIF-1 et des gènes cibles de HIF-1 [63]. Parmi les inducteurs de HIF1α, on retrouve l’epidermal growth factor (EGF), le fibroblast growth factor 2 (FGF-2) , l’hepatocyte growth factor (HGF), l’insulin-like growth factor (IGF)-1 et IGF-2, l’interleuline (IL)-1β , l’insuline, la prostaglandine E2, le transforming growth factor (TGF)-α, TGF-β, la thrombine, et le tumor necrosis factor (TNF)-α [64]. Chez une souris hétérozygote pour un allèle nul codant HIF-1α, l’hypertrophie du ventricule droit, l’augmentation de la pression ventriculaire droite, ainsi

que l’épaississement de la média des artérioles pulmonaires induite par l’hypoxie chez la souris sauvage, sont diminués [65]. Chez l’homme, des analyses immunohistochimiques de lésions plexiformes d’HTAP sévères ont révélé une surexpression importante de HIF-1α dans les cellules endothéliales proliférantes [66]. Ces cellules exprimaient aussi le vascular endothelial growth factor (VEGF), qui est le produit d’un gène cible bien connu de HIF-1α, indiquant que la voie de signalisation autocrine VEGF-VEGF récepteur pourrait contribuer à la pathogenèse des lésions plexiformes. De plus, HIF-1α est impliquée dans la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires induite par le FGF-2, la platelet derived growth factor (PDGF), et l’EGF via un mécanisme qui passe par l’expression de la cycline A-dépendante de HIF-1 [67]. 2.7. Superfamille du transforming growth factor beta La superfamille du TGF-β est composée de médiateurs multifonctionnels incluant les isoformes du TGF-β (TGF-β1-3), les bone morphogenic proteins (BMP), l’activine, des facteurs de croissance et de différenciation [68,69]. La superfamille du TGF-β joue divers rôles dans une grande variété de processus physiologiques. Des mutations germinales dans le gène codant pour un récepteur de type II, le bone morphogenic protein receptor II (BMPR2) ont été identifiées dans plus de la moitié des HTAP familiales et dans 10 à 30 % des HTAPi [70–72]. L’absence de mutation de BMPR2 dans certaines familles et dans la plupart des cas sporadiques et associés indique qu’il pourrait y avoir d’autres gènes à identifier, possiblement liés à la voie BMP/TGF-β. Des mutations d’autres récepteurs de la superfamille du TGF-β, activin-like kinase 1 (ALK-1) ou endogline, ont été décrites dans des cas d’HTAP associés à une histoire personnelle ou familiale de maladie de RenduOsler [73,74]. BMPR-II est un récepteur constitutivement actif à activité sérine–thréonine-kinase, qui forme des hétérocomplexes avec un ou plusieurs récepteurs de type I (ALK-3/ BMPR-IA, ALK-6/BMPR-IB, ALK-2) lorsqu’il fixe un ligand. Les principaux ligands identifiés pour BMPR-II sont BMP-2, BMP-4, BMP-7, GDF-5 et GDF-6. BMPR-II phosphoryle un domaine riche en glycines et en sérines dans la partie proximale intracellulaire du récepteur de type I associé. L’activation du domaine kinase du récepteur de type I induit la phosphorylation de protéines de la famille Smad. La voie de signalisation des BMP débute par la phosphorylation des Smad 1, 5 et 8 appelées receptor activated Smads (R-Smads). Les R-Smads activées forment des complexes hétéromériques avec Smad 4 (common partner Smad, Co-Smad) qui transloquent au noyau. Ces complexes peuvent alors réguler la transcription des gènes cibles. Cependant, les Smads se lient avec une faible affinité à l’ADN et requièrent la présence de coactivateurs ou de corépresseurs transcriptionnels. La voie de signalisation des BMP est régulée à plusieurs niveaux incluant premièrement la présence d’inhibiteurs endogènes de l’interaction BMP–récepteur, deuxièmement, la formation spécifique d’hétérocomplexes entre récepteurs de type I et de type II, troisièmement, l’activation des Smads 6 et 7 appelées inhibitory Smads (I-Smads), quatrièmement, l’expression cellulaire spécifique des facteurs

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de transcription. Un tel degré de régulation pourrait être responsable de la spécificité cellulaire des effets des BMP et pourrait, par exemple, expliquer la spécificité pulmonaire de l’HTAP. Les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires expriment une grande variété de récepteurs de la famille du TGF-β, dont BMPRII et BMPR-IB, et lient le 125I-TGF-β et le 125I-BMP-4. L’activation de ces récepteurs entraîne la phosphorylation de Smad 1 et la production d’ARNm pour Smad 6 et Smad 7. Bien que la signalisation via les Smads soit bien caractérisée, il y a également de plus en plus d’arguments en faveur d’une activation des MAP-kinases, dont ERK, p38MAPK et JNK-kinases, par le TGF-β et les BMP dans des types cellulaires spécifiques. La voie de la p38MAPK pourrait même court-circuiter la voie Smad dans certains cas, et médier certains effets de la voie BMPR-II sur la transcription et l’apoptose. Des découvertes récentes suggèrent que l’activation anormale de voies alternatives pourrait être décisive dans la pathogenèse de l’HTAP [75]. Le rôle crucial de la voie BMP dans le développement vasculaire paraît évident grâce aux études menées sur les souris invalidées. Chez la souris, une mutation nulle de BMPR2 cause à l’état homozygote une létalité embryonnaire précoce [76] et une déficience pour Smad 5, l’une des Smads restreinte à la voie BMP est également létale par défaut d’angiogenèse caractérisé par l’incapacité de recruter les cellules musculaires lisses dans les structures endothéliales. Chez le rat exposé à la monocrotaline, on trouve comme chez les sujets humains atteints d’HTAP, une diminution de la voie BMP/Smad. Dans les poumons de ces rats hypertendus pulmonaires, il y a une expression moindre de BMPR Ib et II, ainsi que des Smads 4, 5, 6, et 8. La phosphorylation de Smad1 et l’expression des gènes cibles de la voie BMP/Smad, id1 et id3 sont également réduites [77]. Le résultat net de la signalisation du TGF-β sur la croissance et la structure vasculaire est complexe. L’inhibition ou la stimulation de la prolifération cellulaire par la superfamille du TGF-β dépend fortement du contexte. Des travaux d’hybridation in situ et d’immunohistochimie sur biopsies pulmonaires ont établi que l’ARNm et la protéine BMPR-II étaient présents principalement dans l’endothélium vasculaire pulmonaire, les macrophages et, dans une moindre mesure, les cellules musculaires lisses de la média [78]. L’expression pulmonaire de la protéine BMPR-II est dramatiquement réduite chez les patients ayant une mutation sous-jacente dans BMPR2 dont on peut prédire qu’elle conduit à une protéine tronquée [78]. De plus, l’expression de BMPR2 est clairement diminuée au cours de l’HTAP y compris dans les cas d’HTAP où aucune mutation de BMPR2 n’est identifiée [76]. Une diminution moins marquée mais significative de l’expression de BMPR2 a été observée dans des cas d’HTAP secondaires. Cette diminution était spécifique de ce récepteur puisqu’aucun changement n’a été constaté dans le degré d’expression des autres marqueurs endothéliaux dont CD31. Ces données soulignent l’importance de comprendre comment d’autres facteurs environnementaux et génétiques peuvent réguler l’expression de BMPR-II dans les cellules pulmonaires. Ainsi, la caractérisation à venir de la régulation de l’expression de BMPR-II élargira nos connaissances sur la manière dont des facteurs exogè-

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nes peuvent influencer sa transcription. Cette caractérisation devrait également fournir des indices essentiels pour comprendre pourquoi cette anomalie vasculaire est restreinte aux vaisseaux pulmonaires alors que ce récepteur est largement exprimé dans les tissus adultes normaux. Une étude a apporté des éléments supplémentaires pour consolider l’hypothèse qu’une signalisation intacte de la voie BMP était nécessaire pour le maintien d’un réseau vasculaire pulmonaire normal. Cette étude a montré que le récepteur de type I BMPR-IA était sous-exprimé dans le tissu pulmonaire de patients atteints d’HTAP. Une relation réciproque entre l’expression du BMPR-IA et celle de l’angiopoiétine-1 a été mise en évidence (voir plus loin). L’angiopoiétine-1 régule négativement l’expression de BMPR-IA dans les cellules endothéliales des artères pulmonaires humaines [79]. BMP-2, -4 et -7 inhibent la prolifération des cellules endothéliales issues d’artères pulmonaires normales ou de patients ayant une HTAP secondaire à une cardiopathie congénitale, mais sont sans effet sur la prolifération des cellules issues de patients qui ont une HTAP idiopathique ou familiale [79]. Ces résultats mettent en avant une hypothèse séduisante. L’échec de l’effet inhibiteur des BMP sur les cellules vasculaires pulmonaires de sujets ayant une HTAP idiopathique ou familiale pourrait contribuer au remodelage et à l’oblitération vasculaire, caractéristiques de cette maladie. Ce défaut d’inhibition est observé indépendamment d’une mutation de BMPR2, ce qui suggère que le défaut de la signalisation médiée par les BMP est un facteur commun aux HTAP idiopathiques et familiales. Le mécanisme par lequel les mutations de BMPR2 perturbent la signalisation de BMPR-II commence à être élucidé [75,80]. La caractéristique commune à tous ces mutants est un gain de fonction impliquant l’activation de p38MAPK. Dans les cellules musculaires lisses d’artères pulmonaires issues de patients qui ont une HTAPi, le TGF-β1 entraîne une augmentation de la prolifération cellulaire à l’opposé de l’effet inhibiteur observé dans les cellules normales. Cette modification n’est pas due à une altération dans le rapport des récepteurs du TGF-β1 (type I/type II) ou à une sous-expression du récepteur de type II [81]. Le TGFβ est également connu pour augmenter la production de matrice extracellulaire. Dans les fibroblastes pulmonaires humains, le TGF-β augmente l’expression d’élastine par stabilisation de ses ARNm. L’augmentation de l’expression d’élastine observée dans l’HTAP serait due à une altération de cette voie. Une étude conclut à l’absence du TGF-β1 évaluée par immunohistochimie dans les artères pulmonaires remodelées ou normales, mais suggère un rôle potentiel pour le TGF-β2 et le TGF-β3 dans le remodelage vasculaire dû à l’HTAP. Cependant, il n’existe pas de corrélation évidente entre le marquage du procollagène et celui du TGF-β dans les poumons malades [82]. La superfamille du TGF-β pourrait réguler l’activité d’autres facteurs impliqués dans le remodelage vasculaire. Le TGF-β1 augmente significativement la production d’ET-1, probablement via l’activation de la protéine kinase A [83]. La production de facteurs de croissance du tissu conjonctif peut également être stimulée par le TGF-β dans les fibroblastes pulmonaires [84]. Il reste encore beaucoup à apprendre sur l’interaction entre la voie TGF-β/BMP et les autres facteurs dont le

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rôle dans le contrôle du tonus vasculaire et dans la croissance cellulaire a déjà été confirmé. Une étude récente menée sur des souris portant une forme négative dominante inductible de BMPR-II dans les cellules musculaires a montré que la perte de fonction de BMPR-II entraîne une diminution des marqueurs de différentiation des cellules musculaires lisses, une augmentation des cytokines et des marqueurs de la réponse immune, et une augmentation de l’expression pulmonaire des gènes de l’angiogenèse [85]. Une autre étude utilisant le même type de souris a mis en lumière le rétrocontrôle négatif qui existe entre la voie BMP et l’expression de l’IL-6, suggérant qu’une des conséquences importantes de la mutation BMPR-II serait une régulation réduite des cytokines et donc une vulnérabilité accrue à un stimulus inflammatoire (second facteur) [86]. Dans le même ordre d’idée, les poumons des rats spontanément hypertendus pulmonaires (rats SHP) sont plus sensibles à l’endotoxémie que les rats normotendus Wistar Kyoto [87] reflétant cette sensibilité au second facteur inflammatoire. Chez l’animal, la déficience en BMPR-II serait donc un facteur prédisposant à l’HTAP. Une dernière étude a dernièrement confirmé cette hypothèse, puisque des souris déficientes en BMPR-II (BMPR2+/–) ne développent pas d’HTAP mais sont plus sensibles aux effets pulmonaires de la sérotonine [88]. 2.8. Angiogenèse et apoptose Le VEGF est capable d’induire la prolifération des cellules endothéliales vasculaires par le biais de deux récepteurs tyrosine-kinase à haute affinité (VEGFR-1 et -2). Bien que le rôle physiologique du VEGF, qui est abondamment exprimé dans le poumon, soit inconnu, il a été proposé que ce facteur de croissance soit responsable de la survie cellulaire. Dans l’HTAP, l’expression du VEGF est accrue dans les vaisseaux pulmonaires, lésions plexiformes inclues [5,66]. Bien que l’isoforme VEGF-A ait été largement étudiée dans le contexte de l’hypertension pulmonaire et qu’on lui ait prêté un rôle protecteur, une étude récente a attribué au VEGF-B un rôle pathogénique. Au contraire du VEGF-A, le VEGF-B semble en effet accentuer le remodelage puisque des souris invalidées pour VEGF-B, exposées à une hypoxie chronique, ont un remodelage vasculaire significativement moindre par comparaison aux souris sauvages [89]. Des études animales ont montré les effets positifs du VEGF-A dans des modèles d’hypertension pulmonaire [90]. En effet, une thérapie cellulaire fondée sur l’utilisation de cellules musculaires lisses syngéniques surexprimant le VEGF-A a permis de prévenir le développement et la progression de l’HTAP dans le modèle de rats exposés à la monocrotaline [90]. Le VEGF-A réduirait la progression de la maladie en prévenant la perte des vaisseaux existants ou en induisant le développement de nouveaux vaisseaux pulmonaires [90]. Dans les HTAPi, l’expression de VEGFR-2 est augmentée dans les lésions plexiformes alors que c’est VEGFR-1 qui est exprimé dans les cellules endothéliales adjacentes [91]. Chez le rat, il a été montré que l’association du blocage chronique du VEGFR2 et de l’hypoxie chronique pouvait causer une dysfonction cellulaire endothéliale et une mort cellulaire permettant de sélectionner un phénotype prolifératif et résistant à l’apoptose

parmi les cellules endothéliales. La conséquence de ce traitement est le développement d’une hypertension pulmonaire sévère [92]. Puisque la mort cellulaire endothéliale, la prolifération cellulaire et le développement de l’hypertension pulmonaire sont bloqués par un inhibiteur des caspases à large spectre, il ressort que la sélection parmi les cellules endothéliales d’un phénotype résistant à l’apoptose pourrait être essentielle à la prolifération des cellules endothéliales des artères pulmonaires [92]. Des phénomènes apoptotiques peuvent être à l’origine d’une susceptibilité au développement de maladies vasculaires [92]. Une grande variété d’autres facteurs de croissance comme le pletelet derived growth factor (PDGF), le basic fibroblast growth factor (bFGF), l’insulin-like growth factor-1 (IGF-1) et l’epidermal growth factor (EGF) ont été impliqués dans le remodelage artériel pulmonaire. Il a été montré que l’expression pulmonaire de tous ces facteurs est accrue dans l’HTAP. Le mécanisme qui conduit à l’induction de ces facteurs de croissance dans les vaisseaux pulmonaires est mal identifié, quoi que des espèces réactives de l’oxygène aient été impliquées. Le peroxyde d’hydrogène induit l’expression du PDGF dans les cellules endothéliales pulmonaires humaines, tout comme l’hypoxie, les étirements mécaniques ou les contraintes de cisaillement. Récemment, il a été rapporté une régression des lésions de remodelage vasculaire pulmonaire par l’antagoniste du récepteur du PDGF, STI571 (imatinib) dans deux modèles d’HTAP animale [93]. De plus, des données préliminaires suggèrent un effet de l’imatinib sur le remodelage vasculaire d’HTAP humaine sévère [94–96]. Chez le rat, le blocage de la voie du récepteur de l’EGF a également permis la régression de l’HTAP induite par la monocrotaline [97]. L’angiopoiétine-1 (Ang-1) est un facteur angiogénique essentiel au développement vasculaire pulmonaire [79]. Produit par les cellules musculaires lisses et les péricytes précurseurs, l’Ang-1 stabilise le développement des vaisseaux sanguins en recrutant les cellules musculaires lisses, par migration et par division de celles-ci, autour des tubes endothéliaux, créant des structures artérielles matures. Le récepteur pour l’Ang-1, TIE-2, est uniquement présent à la surface de l’endothélium vasculaire. L’interaction ligand–récepteur entre l’Ang-1 sécrétée par les cellules musculaires lisses et le récepteur TIE-2 qui est spécifique de l’endothélium pendant l’organogenèse induit la prolifération des cellules musculaires lisses autour du réseau vasculaire endothélial. Quand le développement est terminé, l’Ang-1 est exprimée à un niveau indétectable dans les poumons humains. Des études récentes ont tenté d’analyser le rôle supposé de l’Ang-1 dans l’hypertension pulmonaire mais ont obtenu des résultats contradictoires [79,98,99]. Les travaux de Du et al. ont suggéré que toutes les formes d’HTAP non familiales seraient caractérisées par une augmentation de la production d’Ang-1 et de la phosphorylation de TIE-2. De plus, cette augmentation est directement corrélée à la sévérité de la maladie [79]. L’idée qu’un mécanisme identique puisse intervenir dans la pathogénie des HTAP familiales et des hypertensions pulmonaires acquises a été consolidée par la découverte que l’Ang-1 éteint l’expression de BMPR-IA, une protéine transmembranaire requise pour la signalisation de BMPR-II dans les cellules endothéliales des artères pulmonai-

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res [79]. Une expérience chez des rats exprimant constitutivement l’Ang-1 au niveau pulmonaire étaye cette théorie [98]. Chez ces animaux se développe en effet une hypertension pulmonaire, associée à un épaississement diffus de la média des petites artères pulmonaires, due à l’hyperplasie des cellules musculaires lisses. De plus, l’Ang-1 induit la production et la sécrétion de 5-HT par les cellules endothéliales artériolaires via une signalisation passant par TIE-2 [98]. Ces informations suggèrent que les maladies hypertensives pulmonaires apparaissent par le biais d’une voie paracrine Ang-1/TIE-2/5-HT et supposent que ces molécules de signalisation pourraient être ciblées dans des thérapies visant à soigner ces maladies. À l’opposé Zhao et al. ont démontré que l’Ang-1 pourrait avoir un rôle protecteur dans au moins certaines formes d’hypertensions pulmonaires [99]. Dans ce travail, le gène de l’Ang-1 a été transféré dans les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires de rats. Ces rats ont ensuite été exposés à la monocrotaline. Ce protocole a permis d’augmenter la survie et d’améliorer les paramètres hémodynamiques en comparaison aux rats qui ont reçu la monocrotaline seule. Le mécanisme protecteur impliquerait une inhibition de l’apoptose et une préservation des microvaisseaux pulmonaires [99]. Ces deux approches du rôle de l’Ang-1 dans l’HTAP reflètent deux points de vue distincts des mécanismes qui aboutissent à la maladie. Des auteurs supposent que le défaut cellulaire primaire contribuant à la maladie est l’hyperplasie des cellules musculaires lisses et que cette hyperplasie est médiée par un excès d’Ang-1. D’autres considèrent que l’apoptose endothéliale est à la base de la progression de la maladie et que cette apoptose peut être prévenue par l’administration d’Ang-1. Une étude récente indique que l’expression du récepteur Tie 2 a été retrouvée multipliée par 4 dans les poumons et les cellules endothéliales pulmonaires de patients atteints d’HTAPi par rapport aux mêmes tissus et cellules témoins. En revanche, l’expression de l’Ang-1 et de l’Ang-2 dans les poumons, et les cellules endothéliales et musculaires lisses d’artères pulmonaires, n’est pas altérée dans l’HTAP. L’Ang-1 ajoutée aux cellules endothéliales pulmonaires de patients hypertendus pulmonaires augmente la production de l’enzyme de conversion de l’ET-1, de preproET-1, d’endothéline-1 (ET-1), de sérotonine, et augmente l’expression de la tryptophane hydroxylase-1 (l’enzyme limitante dans la synthèse de la sérotonine). En conclusion, dans les artères pulmonaires, la voie Ang-1/Tie 2 est renforcée dans l’HTAPi, contribuant à l’hyperplasie des cellules musculaires lisses via la stimulation accrue des facteurs de croissance produits par les cellules endothéliales [100].

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une caractéristique très précoce des événements qui suivent le stimulus délétère [102]. Des études ont montré que l’administration d’inhibiteurs des élastases était bénéfique [102,103]. Il s’est ensuite avéré que des facteurs du sérum pouvaient induire la production d’une élastase vasculaire pulmonaire endogène par les cellules musculaires lisses. Le mécanisme impliqué passerait par l’activation de la MAP-kinase et la séquestration nucléaire d’AML1 [104]. AML1 est un facteur de transcription pour le gène de l’élastase neutrophilique et un facteur de transcription supposé du gène de l’élastase vasculaire endogène comme le suggèrent des études utilisant des ARN antisens d’AML1 pour bloquer l’activité élastasique. De plus, la séquestration nucléaire d’AML1 et la phosphorylation de Erk (un membre de la famille MAP-kinase qui médie cette séquestration) sont supprimées par un donneur de NO et cela est corrélé à la répression de l’activité élastasique [105]. Enfin, l’inactivation génétique ou pharmacologique des récepteurs 5-HT2B supprime l’augmentation de l’activité élastasique et des niveaux de TGF-β chez la souris en hypoxie chronique [51]. Des études ont analysé la relation entre BMPR-II et l’induction de l’activité élastasique. Une hypothèse suppose que BMPR-II induit l’interaction des Smads 1 et 5 avec AML1 empêchant son interaction avec Smad 4 et inhibant sa capacité à se lier avec d’autres facteurs de transcription et à entraîner l’activité élastasique. Au contraire, une mutation dans BMPR-II désinhiberait AML1 et induirait l’activité élastasique et l’activité d’autres gènes dépendants d’AML1. Des études mettent en évidence que les sérines-élastases activent les métalloprotéinases et répriment aussi les inhibiteurs des MMP. Dans d’autres modèles d’atteinte vasculaire, il a été montré que l’activité élastasique précède l’activité métalloprotéinasique et serait responsable de son induction. Dans le modèle monocrotaline, une élévation de l’activité élastasique est mesurée deux jours après l’injection de la toxine, alors que l’activité métalloprotéinasique n’est augmentée qu’après 21 jours. Les MMP et les élastases peuvent dégrader la plupart des composants de la matrice en plus de l’élastine et du collagène. La dégradation du collagène entraîne l’agrégation des intégrines 3, l’activation de la voie MAP-kinase et la transcription de la ténascine C. Cette glycoprotéine coopère avec les facteurs de croissance comme l’EGF pour induire la prolifération des cellules musculaires lisses. Il a été montré in vitro (culture cellulaire et organotypique) et in vivo que l’inhibition de cette voie par les inhibiteurs des élastases entraîne l’apoptose des cellules musculaires lisses et la régression d’HTAP sévères [103,106]. 2.10. Le stress oxydant

2.9. La protéolyse L’observation d’une dégradation de l’élastine dans les artères pulmonaires de patients ayant une cardiopathie congénitale et d’une HTAP fait suggérer que la protéolyse de la matrice extracellulaire est un mécanisme important dans la physiopathologie des maladies vasculaires pulmonaires [101]. Cette hypothèse est étayée par des travaux menés sur plusieurs modèles animaux (hypoxie, monocrotaline) dans lesquels il a été mis en évidence qu’une activité accentuée des élastases est

Le stress oxydant est caractérisé par une augmentation des radicaux libres oxygénés (e.g. le peroxyde d’hydrogène (H2O2), le peroxynitrite (ONOO–), l’oxygène singulet (1O2), l’acide hypochloreux (HOCl) et le peroxyde de lipide (LOOH) [107], et une diminution des concentrations des facteurs antioxydants ainsi que des enzymes antioxydantes. Ces radicaux peuvent endommager les tissus par oxydation directe de molécules biologiques clés (ex. : la peroxydation des lipides, les dommages de l’ADN génomique), ou par l’altération

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de facteurs de transcription comme NF-κB, Sp1 ou AP-1 [108, 109]. Ces oxydants peuvent être produits dans les tissus pulmonaires de patients souffrant d’HTAP sévère comme conséquence de l’hypoxie ou de l’inflammation. L’augmentation du stress oxydant peut activer/inactiver des facteurs de transcription, altérer le profil normal d’expression génique et affecter la phosphorylation d’enzymes critiques. Les radicaux libres peuvent également réagir avec le NO pour former des peroxynitrites, diminuant ainsi la biodisponibilité en NO dans les artères pulmonaires d’HTAP. Les profils d’expression génique de tissus pulmonaires de patients souffrant d’HTAP analysés par microarray suggèrent que ces tissus subissent un stress oxydant [40]. Il y a par exemple une surexpression de la thiorédoxine qui joue un rôle dans la régulation redox de facteurs de transcription comme NF-κB (nuclear factor-κB) [110,111]. On retrouve également une surexpression de la métallothionéine dans les tissus pulmonaires d’HTAPi sporadiques [40], suggérant que ces tissus répondent au stress oxydant en augmentant leurs défenses antioxydantes. On retrouve également dans ces poumons, une augmentation des produits de l’action des radicaux libres sur les protéines (nitrotyrosine) et sur les acides nucléiques (8-hydroxyguanosine). Les produits de l’attaque radicalaire sur l’acide arachidonique (l’acide hydroxyeicosatétraénoïque [HETEs] et l’acide 5-oxo-eicosatétraénoïque [5oxo-ETE]) [112] sont présents dans les poumons d’HTAP sévère et diminuées dans les poumons d’HTAP sévères traitées par injection continue de la prostacycline. Cela suggère que la prostacycline diminue l’inflammation ou le stress oxydant, ou les deux dans les tissus pulmonaires d’HTAP traitées [113]. Un déséquilibre croissant entre oxydants et antioxydants a également été démontré au cours du développement de l’HTAP induite chez le rat par la monocrotaline [114]. L’HTAP induite chez le rat par l’hypoxie a aussi pu être améliorée par une molécule antioxydante, l’erdostéine [115]. Le développement de l’HTAP induite chez l’agneau par une augmentation du débit artériel pulmonaire (shunt) a également été associé avec une augmentation du stress oxydant, dû à une augmentation de la NADPH oxydase et du découplage de la NO-synthase endothéliale (formation de ONOO- au lieu du NO) [116]. 3. Conclusion L’HTAP a une physiopathologie multifactorielle et il est improbable qu’un seul facteur ou une seule mutation puisse expliquer toutes les formes et tous les cas d’HTAP. Cependant, la compréhension des mécanismes sous-jacents à l’HTAP a permis le développement rapide de nouveaux médicaments incluant les analogues de la prostacycline, les antagonistes des récepteurs de l’endothéline et les inhibiteurs des phosphodiestérases de type 5. Les progrès constants de notre compréhension de cette maladie et la découverte de voies complémentaires pour son développement devraient vraisemblablement conduire à la mise au point de nouvelles stratégies thérapeutiques, avec pour cibles notamment, l’inflammation et les processus prolifératifs. De ce fait, des substances utilisées dans d’autres maladies, comme les statines, les inhibiteurs des Rho-kinases, et l’imatinib, pourraient contrôler le remodelage

vasculaire pathologique associé à l’HTAP. La thérapie génique et cellulaire, utilisant des vecteurs codant pour la prostacycline synthase, la NO-synthase ou le vascular endothelial growth factor sont des stratégies prometteuses. Cependant, l’efficacité et la sécurité de telles approches doivent encore être testées lors d’essais cliniques. Enfin, les prédispositions génétiques retrouvées dans les HTAP familiales et sporadiques (mutations de membres de la voie du TGF-β) ne sont ni suffisantes ni nécessaires au développement de l’HTAP. Les hypothèses actuelles s’orientent donc vers la notion d’un second facteur pouvant expliquer que ces mutations ne vont s’exprimer qu’en raison de facteurs endogènes, environnementaux ou infectieux. Références [1]

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