Impact des peptides d'élastine carbamylés ou non sur le vieillissement vasculaire : Focus sur les processus de rigidité

par Aubéri Henry

Projet de thèse en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Laurent Duca et de Stéphane Jaisson.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences Fondamentales et Santé , en partenariat avec MEDYC - Matrice Extra-cellulaire et DYnamique Cellulaire (laboratoire) depuis le 30-09-2018 .


  • Résumé

    Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès dans le monde. Elles ont été responsables d'environ 17,7 millions de décès en 2016 (Organisation mondiale de la santé), représentant 30% de tous les décès, et pourraient atteindre 23,3 millions en 2030. Les coûts directs et indirects ont été estimés en 2012 à 196 milliards d'euros et leur incidence augmente dans tous les pays. Les maladies cardiovasculaires représentent donc un problème majeur de santé publique et par conséquent, une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires et cellulaires impliquées dans leur physiopathologie est requise afin d'identifier de nouvelles cibles pharmacologiques, développer de nouveaux moyens diagnostiques, pronostiques et réduire les coûts abyssaux de ces maladies. Le vieillissement physiologique conduit à un remodelage de la paroi vasculaire, prémices de l'apparition de lésions délétères. Certaines situations pathologiques telles que le diabète ou l'insuffisance rénale chronique sont associées à un vieillissement accéléré de la paroi vasculaire et à une accentuation de ces lésions. Ainsi le vieillissement de la population et l'augmentation de l'incidence de pathologies chroniques telles que l'insuffisance rénale chronique sont impliqués dans l'augmentation d'incidence des maladies cardiovasculaires. Parmi les changements retrouvés dans le vieillissement vasculaire, la rigidité artérielle représente un élément clé dans le développement et/ou l'aggravation de pathologies cardiovasculaires. Cette rigidité peut s'expliquer par différents processus tels que la calcification via notamment l'ostéodifférenciation des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLv). Nous avons montré que les peptides d'élastine (PE) issus de la dégradation des fibres élastiques, étaient capables de stimuler l'ostéodifférenciation des CMLv dans des conditions procalcifiantes soulignant le rôle actif de la matrice extracellulaire (MEC) et suggérant que le développement d'une thérapie basée sur la biologie de la MEC a un fort potentiel. De plus, des données récentes de notre équipe ont montré que l'élastine pouvait être carbamylée durant le vieillissement vasculaire, la carbamylation étant un processus de vieillissement protéique moins connu que la glycation mais tout aussi important. Aucune donnée précise n'existe concernant le rôle des PEs dans la rigidification artérielle, ni celui que pourrait jouer le rôle de peptides d'élastine carbamylés. Ce prérequis est indispensable afin de valider leurs caractères pronostiques et thérapeutiques et, dans ce cadre, nous proposons dans ce projet de déterminer ces points en utilisant une combinaison innovante de méthodes biophysiques, biochimiques et immunologiques. Nous analyserons ainsi l'influence des PE sur le phénotype des CML en étudiant, par le biais de méthodes biochimiques, le rôle des PE carbamylés ou non, produits par l'hydrolyse d'élastine insoluble par hydrolyse chimique, sur leur différenciation ostéogénique, à l'origine de l'apparition de calcifications vasculaires délétères. Nous évaluerons également l'influence de tels peptides sur la rigidité cellulaire des CML à l'aide d'approche de microscopie à force atomique (AFM). Nos résultats seront validés in vivo, à l'aide de modèles murin de rigidité artérielle (LDLR-/-), et la rigidité dont le développement sera stimulé par des PE carbamylés ou non sera également évaluée. Enfin, à l'aide méthodes combinées d'histologie, d'AFM et d'imagerie préclinique, le rôle du récepteur de ces peptides, le Complexe Récepteur de l'Elastine (CRE), dans l'évolution de la rigidification sera étudié. Par conséquent, les données complémentaires qui seront recueillies à partir des différentes tâches apporteront une image précise du rôle joué par les PE et le CRE dans les processus de rigidité artérielle et définiront leur rôle potentiel comme marqueurs pronostiques facilement accessibles et / ou comme cibles thérapeutiques.

  • Titre traduit

    Impact of carbamylated and non-carbamylated elastin-derived peptides on vascular aging: Focus on stiffness processes


  • Résumé

    Cardiovascular disease is the leading cause of death worldwide. They were responsible for approximately 17.7 million deaths in 2016 (World Health Organization), accounting for 30% of all deaths, and could reach 23.3 million in 2030. Direct and indirect costs have been estimated in 2012 at €196 billion and their incidence is increasing in all countries. Cardiovascular diseases therefore represent a major public health problem and therefore a better understanding of the molecular and cellular mechanisms involved in their physiopathology is required in order to identify new pharmacological targets, develop new diagnostic and prognostic means and reduce the abyssal costs of these diseases. Physiological ageing leads to remodelling of the vascular wall, the first signs of the appearance of deleterious lesions. Certain pathological situations such as diabetes or chronic renal failure are associated with accelerated vascular wall ageing and an accentuation of these lesions. Thus the ageing of the population and the increase in the incidence of chronic pathologies such as chronic renal failure are involved in the increase in the incidence of cardiovascular disease. Among the changes found in vascular ageing, arterial rigidity represents a key element in the development and/or aggravation of cardiovascular pathologies. This rigidity can be explained by various processes such as calcification, notably via osteodifferentiation of vascular smooth muscle cells (vSMCs). We have shown that elastin-derived peptides (EDPs), derived from the degradation of elastic fibres, were able to stimulate the osteodifferentiation of vSMCs under procalcifying conditions, highlighting the active role of the extracellular matrix (ECM) and suggesting that the development of a therapy based on the biology of the ECM has a strong potential. In addition, recent data from our team have shown that elastin can be carbamylated during vascular aging, carbamylation being a protein aging process less well known than glycation but equally important. No precise data exist on the role of EDPs in arterial stiffening, nor on the role that carbamylated elastin peptides could play. This prerequisite is essential in order to validate their prognostic and therapeutic characteristics and, in this context, we propose in this project to determine these points using an innovative combination of biophysical, biochemical and immunological methods. We will thus analyse the influence of EDPs on the vSMCs phenotype by studying, using biochemical methods, the role of carbamylated and non-carbamylated EDPs, produced by chemical hydrolysis of insoluble elastin, on their osteogenic differentiation, which is at the origin of the appearance of deleterious vascular calcifications. We will also evaluate the influence of such peptides on the cellular rigidity of vSMCs using atomic force microscopy (AFM) approach. Our results will be validated in vivo, using murine models of arterial rigidity (LDLR-/-), and the rigidity whose development will be stimulated by carbamylated or non-carbamylated EDPs will also be evaluated. Finally, using combined methods of histology, AFM and preclinical imaging, the role of the receptor of these peptides, the Elastin Receptor Complex (ERC), in the evolution of stiffness will be studied. Therefore, the complementary data that will be collected from the different tasks will provide an accurate picture of the role played by EDPs and ERC in arterial stiffness processes and will define their potential role as easily accessible prognostic markers and/or as therapeutic targets.