Study of the regulation of excitation-contraction coupling in vascular smooth muscle : the cellular and the molecular mechanisms of pulmonary hypertension

par Ivana Fantozzi

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Ellen Van Obberghen-Schilling.

Soutenue en 2004

à Nice .

mots clés

• Hypertension artérielle pulmonaire
• Anoxémie

Titre traduit

L'étude de la régulation du couplage excitation-contraction dans le muscle lisse vasculaire : mécanismes cellulaires et moléculaires de l'hypertension pulmonaire

Résumé

L'hypertrophie vasculaire médiane pulmonaire dans l'hypertension pulmonaire primaire (PPH) est principalement liée à une augmentation de la prolifération et à une diminution de l'apoptose dans les cellules du muscle lisse de l'artère pulmonaire humaine (PASMCs). Le premier objectif de cette étude était d'élucider la pathogenèse PPH. Dans un premier temps, j'ai examiné les effets apoptotiques des protéines morphogénétiques osseuses (BMPs) sur les cellules PASMCs humaines normales et analyse si les effets induits par les BMPs sont altérés dans les cellules PASMCs de patients PPH. Le traitement des cellules normales PASMCs avec BMP-2 et BMP-7 entraîne une augmentation considérable du pourcentage de cellules entrant en apoptose. L'inhibition de l'apoptose induite par les BMPs dans les cellules PASMCs chez les patients PPH pourrait jouer un rôle important dans le développement de l'hypertrophie vasculaire médiane pulmonaire. Dans un second temps, j'ai analysé les mécanismes cellulaires et moléculaires de la vasoconstriction pulmonaire hypoxique. L'hypoxie chronique augmente la prolifération des cellules du muscle lisse de l'artère pulmonaire en surexprimant les gènes AP-1 dépendants et codant pour des facteurs vaso-actifs d'origine endothéliale et des facteurs mitogènes impliqués dans le développement de l'hypertension pulmonaire. L'effet de l'hypoxie chronique a été examiné sur la capacite de AP-1 a fixer l'ADN, l'entrée capacitive du calcium, et l'expression des gènes TRP dans les cellules endothéliales de l'artère pulmonaire humaine (PAECs). Mes travaux suggèrent que l'augmentation de la fixation de AP-1 via le calcium pourrait jouer un rôle important en augmentant l'expression génique dépendante de AP-1, en stimulant la prolifération des cellules vasculaires pulmonaires, et enfin en remodelant les vaisseaux pulmonaires chez les patients avec une hypertension pulmonaire due à l'hypoxie.

Résumé

Pulmonary vascular medial hypertrophy in Primary Pulmonary Hypertension (PPH) is mainly caused by increased proliferation and decreased apoptosis in human pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs). The first objective of this study was to elucidate the pathogenesis of PPH. In particular I examined the apoptotic effects of the Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) on normal human PASMCs and whether BMP-induced effects are altered in PASMCs from PPH patients. Treatment of normal PASMCs with BMP-2 and BMP-7 markedly increased the percentage of cells under-going apoptosis. Inhibition of BMP-induced PASMC apoptosis in PPH patients may play an important role in the development of pulmonary vascular medial hypertrophy in these patients. Second, I analyzed the cellular and molecular mechanisms of hypoxic pulmonary vasoconstriction. Chronic hypoxia increases pulmonary artery smooth muscle cell proliferation by up-regulating AP?1-responsive genes encoding for endothelium-derived vasoactive and mitogenic factors implicated in the development of pulmonary hypertension. The effect of chronic hypoxia was examined on AP?1 DNA-binding activity, capacitative Ca2+ entry, and expression of TRP genes in human pulmonary artery endothelial cells (PAECs). My findings suggest that the Ca2+-mediated increase in AP?1 binding may play an important role in upregulating AP?1-responsive gene expression, in stimulating pulmonary vascular cell proliferation, and, ultimately, in pulmonary vascular remodeling in patients with hypoxia-mediated pulmonary hypertension.