Analyse des mécanismes cellulaires et moléculaires mis en oeuvre dans les vaisseaux sanguins par les composants des fibres élastiques

Les fibres élastiques sont constituées d'élastine et de microfibrilles riches en fibrilline-1, dont les mutations génétiques respectives conduisent à des pathologies cardiovasculaires graves impliquant l'apparition de sténoses (syndrome de Williams-Beuren, WBS) ou d'anévrismes (syndrome de Marfan, MS) aortiques. Nous avons étudié et comparé les effets de l'élastine (kappa-élastine, kE et tropoélastine recombinante, rTE) et des microfibrilles (MF et le fragment PF14 de la fibrilline-1) sur la signalisation dans les cellules vasculaires. Sur les cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC), la kE, la rTE et les MF activent le complexe récepteur de l'élastine (ECR) et les intégrines, la production de messagers intracellulaires et, avec une efficacité variable, des canaux calciques de la membrane cellulaire et du réticulum endoplasmique, mobilisant à la fois le calcium intra- et extra-cellulaire. Les microfilaments d'actine ne sont impliqués que dans le cas de la signalisation liée à l'élastine. Toutes les protéines étudiées augmentent aussi la prolifération et l'adhésion des HUVEC, ainsi que la production ou la dégradation à travers l'activation de métalloprotéases matricielles (MMP)- de plusieurs composés de la matrice extracellulaire. La capacité de migration des HUVEC est augmentée par la kE, rTE et PF14 alors qu'elle est diminuée par les MF. Aussi, chez le rat, ces protéines induisent une synthèse de l'oxyde nitrique (NO) par les cellules endothéliales, résultant en une vasodilatation aortique. PF14 présente de plus un pouvoir vasocontractant en absence de l'endothélium indiquant qu'il stimule aussi particulièrement les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs). Pour étudier ces interactions sur modèle cellulaire, un protocole de culture de CMLVs d'aorte de souris adultes, âgées, ou déficientes pour les gènes de l'élastine ou de la fibrilline-1, a été mis au point. Les protéines des fibres élastiques produisent dans ces cellules une montée du niveau de calcium intracellulaire dont les caractéristiques varient suivant la protéine, l'âge ou le génotype des animaux. Ces travaux confirment le rôle majeur de l'élastine et de la fibrilline-1 dans la régulation des fonctions des cellules vasculaires. Malgré quelques différences, les fragments d'élastine et de fibrilline-1 stimulent souvent de manière similaire les cellules vasculaires. Ceci suggère que les symptômes contradictoires observés dans les MS et WBS mettent aussi en cause des facteurs additionnels, probablement liés à d'autres signalisations, par exemple à la voie du TGF-b ou aux différences de mécanisme et de cinétique du dépôt de l'élastine et de la fibrilline-1 lors de l'assemblage des fibres élastiques.Elastic fibres are composed of elastin and fibrillin-1 rich microfibrils, whose genetic mutations result in severe cardiovascular pathologies characterized by aortic stenosis (Williams syndrome, WS) or aneurysm (Marfan Syndrom, MS), respectively. We studied and compared the effect of elastin (kappa-elastin, kE and recombinant tropoelastin, rTE) and microfibrils (MF and PF14, fibrillin-1 fragment) on vascular cell signaling. In human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), kE, rTE and MF activated the elastin complex receptors (ECR) and integrins, the production of intracellular messengers and, with varying efficiencies, membrane and endoplasmic reticulum calcium channels, mobilizing both intra- and extra-cellular calcium. Actin microfilaments were involved only in the case of elastin signaling. All these proteins enhanced the proliferation and adhesion of HUVECs, as well as synthesis or degradation through matrix metalloproteinanse (MMP) activation- of several extracellular matrix components. HUVEC migration was enhanced by kE, rTE and PF14 and diminished by MF. Also, in rats, these proteins induced nitric oxide (NO) synthesis by endothelial cells, resulting in aortic vasodilatation, although PF14 had an additional constrictor effect on endothelium-free aorta, indicating that PF14 also stimulates vascular smooth muscle cells (VSMCs). To study these interactions in a cellular model, we designed a new protocol to culture VSMCs from aorta of adult, aged, and elastin or fibrillin-1 knock-out mice. Elastic fibre proteins induced an increase in VSMC intracellular calcium level, which characteristics varied with the protein, age and genotype of mice. These findings confirm the major role of elastin and fibrillin-1 in the regulation of vascular cell functions. Despite some differences, elastin and fibrillin-1 often stimulated vascular cells similarly. This suggests that the onset of the contradictory features observed in MS and WS also involve additional factors, probably linked to other signaling pathways, for instance the TGF-b pathway or the differences in the mechanism and kinetic of elastin and fibrillin-1 depositions during elastic fiber assembly.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Dill extract induces elastic fiber neosynthesis and functional improvement in the ascending aorta of aged mice with reversal of age-dependent cardiac hypertrophy and involvement of lysyl oxidase-like-1

Elastic fibers (90% elastin, 10% fibrillin-rich microfibrils) are synthesized only in early life and adolescence mainly by the vascular smooth muscle cells through the cross-linking of its soluble precursor, tropoelastin. Elastic fibers endow the large elastic arteries with resilience and elasticity. Normal vascular aging is associated with arterial remodeling and stiffening, especially due to the end of production and degradation of elastic fibers, leading to altered cardiovascular function. Several pharmacological treatments stimulate the production of elastin and elastic fibers. In particular, dill extract (DE) has been demonstrated to stimulate elastin production in vitro in dermal equivalent models and in skin fibroblasts to increase lysyl oxidase-like-1 (LOXL-1) gene expression, an enzyme contributing to tropoelastin crosslinking and elastin formation. Here, we have investigated the effects of a chronic treatment (three months) of aged male mice with DE (5% or 10

Elastin haploinsufficiency induces alternative aging processes in the aorta

Elastin, the main component of elastic fibers, is synthesized only in early life and provides the blood vessels with their elastic properties. With aging, elastin is progressively degraded, leading to arterial enlargement, stiffening, and dysfunction. Also, elastin is a key regulator of vascular smooth muscle cell proliferation and migration during development since heterozygous mutations in its gene (Eln) are responsible for a severe obstructive vascular disease, supravalvular aortic stenosis, isolated or associated to Williams syndrome. Here, we have studied whether early elastin synthesis could also influence the aging processes, by comparing the structure and function of ascending aorta from 6- and 24-month-old Eln+/- and Eln+/+ mice. Eln+/- animals have high blood pressure and arteries with smaller diameters and more rigid walls containing additional although thinner elastic lamellas. Nevertheless, longevity of these animals is unaffected. In young adult Eln+/- mice, some features resemble vascular aging of wild-type animals: cardiac hypertrophy, loss of elasticity of the arterial wall through enhanced fragmentation of the elastic fibers, and extracellular matrix accumulation in the aortic wall, in particular in the intima. In Eln+/- animals, we also observed an age-dependent alteration of endothelial vasorelaxant function. On the contrary, Eln+/- mice were protected from several classical consequences of aging visible in aged Eln+/+ mice, such as arterial wall thickening and alteration of alpha(1)-adrenoceptor-mediated vasoconstriction. Our results suggest that early elastin expression and organization modify arterial aging through their impact on both vascular cell physiology and structure and mechanics of blood vessels

Molecular and phenotypic characterisation of paediatric glioma cell lines as models for preclinical drug development.

Although paediatric high grade gliomas resemble their adult counterparts in many ways, there appear to be distinct clinical and biological differences. One important factor hampering the development of new targeted therapies is the relative lack of cell lines derived from childhood glioma patients, as it is unclear whether the well-established adult lines commonly used are representative of the underlying molecular genetics of childhood tumours. We have carried out a detailed molecular and phenotypic characterisation of a series of paediatric high grade glioma cell lines in comparison to routinely used adult lines

Mesenchymal Transition and PDGFRA Amplification/Mutation Are Key Distinct Oncogenic Events in Pediatric Diffuse Intrinsic Pontine Gliomas

Diffuse intrinsic pontine glioma (DIPG) is one of the most frequent malignant pediatric brain tumor and its prognosis is universaly fatal. No significant improvement has been made in last thirty years over the standard treatment with radiotherapy. To address the paucity of understanding of DIPGs, we have carried out integrated molecular profiling of a large series of samples obtained with stereotactic biopsy at diagnosis. While chromosomal imbalances did not distinguish DIPG and supratentorial tumors on CGHarrays, gene expression profiling revealed clear differences between them, with brainstem gliomas resembling midline/thalamic tumours, indicating a closely-related origin. Two distinct subgroups of DIPG were identified. The first subgroup displayed mesenchymal and pro-angiogenic characteristics, with stem cell markers enrichment consistent with the possibility to grow tumor stem cells from these biopsies. The other subgroup displayed oligodendroglial features, and appeared largely driven by PDGFRA, in particular through amplification and/or novel missense mutations in the extracellular domain. Patients in this later group had a significantly worse outcome with an hazard ratio for early deaths, ie before 10 months, 8 fold greater that the ones in the other subgroup (p = 0.041, Cox regression model). The worse outcome of patients with the oligodendroglial type of tumors was confirmed on a series of 55 paraffin-embedded biopsy samples at diagnosis (median OS of 7.73 versus 12.37 months, p = 0.045, log-rank test). Two distinct transcriptional subclasses of DIPG with specific genomic alterations can be defined at diagnosis by oligodendroglial differentiation or mesenchymal transition, respectively. Classifying these tumors by signal transduction pathway activation and by mutation in pathway member genes may be particularily valuable for the development of targeted therapies

Rôle de l’élastine dans le développement et la fonction vasculaires. Étude par knock-out du gène de l’élastine chez la Souris

Les fibres élastiques sont responsables des propriétés élastiques des tissus extensibles, tels les vaisseaux sanguins, le coeur, la peau et les poumons. Les fibres élastiques se composent de microfibrilles, et principalement d’élastine (90 %) qui est le composant principal responsable de leurs propriétés élastiques. En plus du rôle biomécanique des fibres élastiques, les travaux de ces dernières années ont montré une forte corrélation entre la désorganisation de l’élastine et des fibres élastiques et la dérégulation de la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Ces résultats ont été obtenus grâce à la description et l’étude de plusieurs pathologies poly- symptomatiques ou obstructives des artères, comme la sténose aortique supravalvulaire (SASV) et le syndrome de Williams (SW), pathologies toutes deux liées à des mutations ou des délétions dans un des deux allèles du gène de l’élastine. L’étude de souris knock-out pour le gène de l’élastine (hétérozygotes ou homozygotes) suggère que l’élastine devrait maintenant être doublement perçue comme un composant élastique des tissus, et aussi comme un régulateur majeur du développement des CMLV, de leur cycle de vie et de leur organisation. Ces travaux pourraient déboucher à terme sur des développements dans le domaine de la thérapie préventive de la SASV, du SW ou d’autres dysfonctions musculaires héritées

NOX- and ROS-Driven Hypertension in Elastin Insufficiency

International audienceNo abstract availabl

Exploration fonctionnelle du système cardiovasculaire de souris invalidées pour le gène de l'élastine (Eln+/- et Eln-/-) (Etude au cours du développement et du vieillissement)

L'élastine, composant majeur des fibres élastiques confère aux vaisseaux sanguins leurs propriétés élastiques et régule également l'homéostasie du système vasculaire en contrôlant des processus cellulaires, tels que la prolifération et la migration cellulaire. Chez l'homme, l'hémizygotie du gène de l'élastine est responsable d'une pathologie vasculaire obstructive, la sténose aortique supravalvulaire survenant de façon isolée ou associée au syndrome de Williams-Beuren. Chez la souris, l'absence totale d'élastine (Eln-l-) conduit à une létalité périnatale, liée à une occlusion progressive du système vasculaire. En revanche, le déficit partiel (Eln+I-) n'affecte pas la longévité des animaux Eln+/-, dont les artères présentent cependant des altérations mécaniques et structurales, caractérisées par une paroi plus rigide, non épaissie, contenant des lames élastiques plus fines mais plus nombreuses, ainsi qu'un calibre artériel réduit, visibles dès la naissance et conduisant au développement d'une hypertension adaptative. Le déficit en élastine protège les souris Eln+l- de certaines manifestations liées à l'âge (épaississement pariétal, altération de la fonction vasoconstrictrice) visibles chez les animaux Eln+/+ âgés et au contraire accélère le processus de perte d'élasticité et d'intégrité physique de la paroi artérielle, ainsi qu'une altération de la fonction vasorelaxante endothéliale. Cette étude témoigne que la fonction cardiovasculaire de l'adulte ainsi que son évolution au cours du vieillissement et en particulier la susceptibilité à développer des pathologies cardiovasculaires, dépendent étroitement des conditions initiales et notamment du bon déroulement de l'élastogenèse.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Rôle de la fibrilline-1 dans la fonction cardiovasculaire au cours du vieillissement (signalisation de la fibrilline-1 dans les cellules endothéliales humaines et exploration structurale et fonctionnelle chez les souris Fbn-1+/mgDelta)

La fibrilline-1, composant majeur des microfibrilles et second composant majeur des fibres élastiques, est une glycoprotéine dont la mutation du gène chez l'humain est responsable des anévrismes et des dissections aortiques dans le syndrome de Marfan. Ici, nous avons étudié d'une part le rôle de la fibrilline-l dans les cellules endothéliales vasculaires humaines et d'autre part la conséquence du déficit quantitatif partielle de la fibriJline-l, due à la délétion hétérozygote hypomorphique des exons 19 à 24 (mgA) du gène de la fibrilline-l (Fbn-l), sur le système cardiovasculaire au cours du vieillissement chez la souris. Le fragment de fibrilline-l "PF14" induit une signalisation calcique via les intégrines a5~1 et av~3, ainsi que la prolifération et la migration des cellules endothéliales humaines. Les souris Fbn-l +/mgA, bien que leur longévité ne soit pas affectée, présentent une hypertrophie cardiaque et une hypotension ainsi que des anévrismes aortiques qui deviennent plus fréquents avec l'âge. La paroi aortique de ces souris présente des altérations structurales (fragmentations des lames élastiques), biomécaniques (l'augmentation de la rigidité) et de la vasomotricité, qui s'accentuent avec l'âge. Nos résultats suggèrent que la déficience quantitative de la fibrilline-l pourrait altérer la signalisation que cette protéine déclenche normalement dans les cellules endothéliales dès la phase de morphogénèse artérielle, et induire en conséquence une pathologie anévrismale de la paroi aortique au cours du vieillissement. Ce travail permet par ailleurs de valider les souris Fbn-I +/mgA, tant sur le plan structural que fonctionnel, comme modèle du syndrome de Marfan.Fibrillin-1, the main component of microfibrils and second main component of elastic fibers, is a glycoprotein whose gene mutation in human is responsible for the aortic aneurysms and dissections in Marfan syndrome. ln this work, we investigated on the one hand, the role of fibrillin-l in human endothelial cell and, on the other hand, the effect of fibrillin-l partial quantitative deficiency, through heterozygous hypomorphic deletion of exons 19 to 24 (mgA) of the fibrillin-I gene (Fbn-l), on the cardiovascular system during aging in mice. Fibrillin-l fragment "PF14" induced calcium signaling through a5~ 1 and av~3 integrins, as weil as endothelial cell proliferation and migration. Fbn-l +/mgA mice, although having a normal lifespan, were hypotensive with cardiac hypertrophy and presented aortic aneurysm becoming more frequent in aged animais. The aortic wall of Fbn-1+/mgA mice, presented structural (elastic fibers fragmentations), biomechanical (increased aortic stiffness) and vasomotor alterations. This work suggests that fibrillin-l quantitative deficiency may alter the signaling events normally triggered by this protein in endothelial cells during vascular morphogenesis, and subsequently induce aneurysms in the aorta wall during ageing. Moreover, this work validates Fbn- 1 +/mgA mice as a structural and functional model for Marfan syndrome.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF