Régulation de la synthèse des fibres élastiques artérielles

par Séverin Slove

Thèse de doctorat en Biologie du vieillissement

Sous la direction de Marie-Paule Jacob et de Julia Bujan Varela.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .


  • Résumé

    Cette thèse s'inscrit dans une thématique générale de recherche qui consiste à étudier la synthèse, et sa régulation, des constituants de la paroi vasculaire en conditions physiologiques et pathologiques. Dans certaines pathologies, et durant le vieillissement, la qualité et/ou la quantité des fibres élastiques de la paroi artérielle sont diminuées. C'est la raison pour laquelle nous voulons mieux comprendre la régulation de la synthèse de ces fibres. La combinaison de nos recherches génomiques avec l'approche QTL ("Quantitative Trait Loci") d'une part, et transcriptomiques avec les puces à ADN d'autre part, nous a permis de mettre en évidence dans l'aorte de rat plusieurs gènes potentiellement candidats. En nous fondant sur ces résultats et sur la littérature, nous avons choisi d'étudier en priorité la régulation de la synthèse des fibres élastiques artérielles par le potassium (K+) et le calcium (Ca2+) Avec des expériences de pharmacologies cellulaire et in vivo chez le rat, nous avons montré que les ouvreurs de canaux potassiques stimulent cette synthèse et que l'élévation de la quantité d'ARN messagers codant pour la tropoélastine (ARNmE) est due à une augmentation de la transcription du gène de l'élastine et de la stabilité des ARNmE. Nous proposons également que la régulation de la transcription du gène de l'élastine, par le K+et le Ca2+, fait intervenir les voies de signalisation cellulaires suivantes : K+-Ca2+-calmoduline-ERKl/2-complexe Fral/c-jun et K+-Ca2+- calmoduline ERKl/2-Elkl-complexe c-fos/c-jun. Connaître les voies de signalisation cellulaire permettra de cibler plus encore une éventuelle approche thérapeutique afin de rectifier les déficits d'élastine dans des pathologies vasculaires telles que l'athérosclérose, le syndrome de Williams et Beuren, mais aussi pourquoi pas dans le vieillissement vasculaire et cutané. Enfin, la recherche de gènes candidats régulant la synthèse des constituants de la matrice extracellulaire artérielle, débutée il y a plus de 10 ans par notre équipe, permettra peut-être de mettre évidence d'autres protéines régulatrices et autant de cibles thérapeutiques potentielles.

  • Titre traduit

    Regulation of elastic fiber synthesis in arteries


  • Résumé

    In some vascular pathologies like supravalvular aortic stenosis, aneurysmal disease and atherosclerosis, but also during aging, arterial elastin content is decreased by dégradation of elastic fibers and/or decreased elastin synthesis. Molécules able to enhance elastin synthesis could be used to treat this condition. It was shown that minoxidil (Mx), an ATP-dependent potassium channel opener, enhances elastic fiber synthesis in chick and in spontaneously hypertensive rats, but no clinical application was developed because of its numerous adverse side effects. We previously showed that the inbred Brown Norway (BN) rat strain shows an aortic elastin déficit caused by a decrease in tropoelastin synthesis when compared with the LOU rat, that elastin gene polymorphisms in these strains do not significantly account for. Genome-wide search of Quantitative Trait Loci (QTL) was performed using F2 BNxLOU. Two QTL controlling the aortic elastin content were identified on chromosome 2 and one on chromosome 14. In parallel, microarrays (Applied Biosystems) were used to compare mRNA expression in aorta of 6-week-old BN and LOU rats. These two methods permitted to bring to light several genes that are both differently expressed and situated within the QTL, such as Integrin alpha 1 (Itgal) and Vascular cell adhesion molecule 1 (Vcam1). / Other interesting genes are either differently expressed between BN and LOU rats, or situated within a QTL. For example, some 'candidate genes regulate intracellular potassium and calcium concentrations ([K+]i, [Ca2+]i). In the light of the literature and our previous studies showing that elastin synthesis is increased when [K+]i decreases, we focused first on these genes. We tested the anti-hypertensive drug minoxidil (Mx) that opens ATP- dependant potassium channels and causes a decrease in [K+]i. We incubated cultured aortic smooth muscle cells (SMCs) from 6-week-old BN rats with Mx at 5, 50 or lOOuM during 24,48 and 72hrs and we performed an in vivo study administering 22mg/kg/day of Mx to growing BN rats in drinking water during 10 weeks. MRNA encoding for tropoelastin was measured using real-time RT-PCR and elastin was quantified using a biochemical method. We show that Mx and Dx induce an increase in elastin synthesis by SMCs and, in vivo, an increase in aortic elastin content. We showed also that the increase in the steady state level of tropoelastin mRNA is due to an increase in both transcription and mRNA stability. In vivo, potassium channel openers increase elastic fiber synthesis in the aortic media, without changing collagen content. Irbesartan, an angiotensin Il-receptor antagonist, reduces Mx-induced cardiac hypertrophy. Finally, Dx, causing less undesirable side effects than Mx, or coadministration of Mx and Irb, could be suitable for treating vascular pathologies characterized by diminished arterial elastin content.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (313 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 474 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2009) 049
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 9946
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