Effet du NO et des nucléotides cycliques sur la signalisation calcique et la réactivité artérielle pulmonaire

Effect of and cyclic nucleotides on calcium signalling and pulmonary artery reactivity

• Auteur / Autrice : Olivier Pauvert
• Direction : Jean-Pierre Savineau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et médicales. Biologie-Santé
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Bordeaux 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anoxémie

Hypertension artérielle pulmonaire

Calcium dans l'organisme

Phosphodiestérases

Monoxyde d'azote

Nucléotides cycliques

Résumé

Le tonus artériel pulmonaire est contrôlé par divers médiateurs tels que NO et les nucléotides cycliques. Ceux ci produisent une vasodilatation capable de s'opposer à la vasoconstriction hypoxique pulmonaire. Lobjectif de ce travail était donc de caractériser, in vitro, les effets du NO et des nucléotides cycliques sur la réactivité arterielle pulmonaire et la signalisation calcique, principal déterminant de la contraction. Les études étaient réalisées sur les artères pulmonaires de rat et de veau ainsi que sur des myocites artériels pulmonaires fraîchement isolés. Notre étude montre que : 1) Le NO, l'AMPc et le GMPc induisent une suppression des oscillations calciques, en interagissant avec la voie de l'inositol 1, 4, 5 triphosphate (IP3). Cette action participe à l'effet vasorelaxant de ces composés. Dans les artères de rats normoxiques, la relaxation induite par le NO est essentiellement GMPc-dépendante et PGK-indépendante, alors que dans les artères provenant de rats hypoxiques chroniques elle présente une composante GMPc dépendante et une composante GMP-c indépendante liée à l'inhibition par le NO de la synthèse du 20-HETE via le cytochrome p450. 2) Le 20-HETE modifie directement les propriétés électrophysiologiques des canauX potassiques calcium dépendants (Kca) en diminuant la probabilité d'ouverture de ces canaux Kca purifiés et reconstitués. 3) La caractérisation pharmacologique des PDEs révèle l'existence d'au moins 5 isoenzymes dans la media des artères pumonaires. Les plus importantes sont les PDE3, 4 et 5. L'inhibition de ces isoenzymes induit également la vasorelaxation. En particulier le sildénafil inhibe de façon très sélective l'activité hydrolytique de la PDE5 partiellement purifiée (IC50 = 3,4 nM), ainsi que la contraction d'artère stimulée par la phénylephrine (IC50 = 30 nM). En conclusion, notre étude montre que le NO et les nucléotides cycliques sont de puissants relaxants des artères pulmonaires. Les mécanismes cellulaires qui sous tendent cette action peuvent être modifiés oar l'hypoxie chronique. La combinaison de donneurs de NO, d'inhibiteurs de PDE pourrait se révéler efficace dans le traitement pharmacologique de l'HTAP.

Pulmonary artery tone is controlled by several factors including as nitric oxide and cyclic nucleotides (cAMP and cGMP). Molecular and cellular mechanisms involved in the action of NO and cyclic nucleotides are not fully elucidated. Moreover, these mechanisms could be altered by chronic hypoxia which leads to the development of pulmonary artery hypertension (PAHT). The aim of the present study was to characterise, in vitro, the effects of NO and cyclic nucleotides of the pulmonary artery reactivity and calcium signalling in pulmonary vascular smooth muscle which is the main event of the contraction. Experiments were performed on rat and bovine pulmonary arteries and on freshly isolated pulmonary artery myocytes. Our results show that : 1. NO, cAMP and cGMP inhibit agonist-induced calcium oscillations by impairing the inositol 1, 4, 5 triphosphate (IP3) pathway. This action accounts for the relaxant effect of these compounds. In arteries from normoxic rats, NO-induced relaxation is cGMP-dependent and PKG-independent, whereas in arteeries from chronic hypoxia rats a cGMP-independent component related to the inhibition of 20-HETE synthesis by NO appears. 2. 20-HETE directly alters electrophysiological properties of calcium-activated potassium channels (Kca by ddcreasing the channel opening probability in purified and reconstituted Kca. 3. Pharmacological characterisation of cyclic nucleotide-dependent phosphodiesterases (PDE) reveals the presence, in the media of pulmonary arteries, at least, 5 isoenzymes the main of which are PDE3, 4 and 5. The inhibition of PDE also induced vasorelaxation. In particularly, sildenafil inhibits hydrolytic activity of the partially purified PDE5 (IC50 = 3. 4 nM) and the phenylephrine-induced contraction (IC50 = 30 nM). In conclusion, our study shows that NO and cyclic nucleotides are potent pulmonary artery relaxants. Cellular and molecular mechanisms underlying this action are altered by chronic hypoxia. Combination of NO donors with PDE inhibitors could be relevant for the pharmacological treatment of PAHT.