Vascular Smooth Muscle Modulates Endothelial Control of Vasoreactivity via Reactive Oxygen Species Production through Myoendothelial Communications

BACKGROUND: Endothelial control of vascular smooth muscle plays a major role in the resulting vasoreactivity implicated in physiological or pathological circulatory processes. However, a comprehensive understanding of endothelial (EC)/smooth muscle cells (SMC) crosstalk is far from complete. Here, we have examined the role of gap junctions and reactive oxygen species (ROS) in this crosstalk and we demonstrate an active contribution of SMC to endothelial control of vasomotor tone. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: In small intrapulmonary arteries, quantitative RT-PCR, Western Blot analyses and immunofluorescent labeling evidenced connexin (Cx) 37, 40 and 43 in EC and/or SMC. Functional experiments showed that the Cx-mimetic peptide targeted against Cx 37 and Cx 43 ((37,43)Gap27) (1) reduced contractile and calcium responses to serotonin (5-HT) simultaneously recorded in pulmonary arteries and (2) abolished the diffusion in SMC of carboxyfluorescein-AM loaded in EC. Similarly, contractile and calcium responses to 5-HT were decreased by superoxide dismutase and catalase which, catabolise superoxide anion and H(2)O(2), respectively. Both Cx- and ROS-mediated effects on the responses to 5-HT were reversed by L-NAME, a NO synthase inhibitor or endothelium removal. Electronic paramagnetic resonance directly demonstrated that 5-HT-induced superoxide anion production originated from the SMC. Finally, whereas 5-HT increased NO production, it also decreased cyclic GMP content in isolated intact arteries. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: These data demonstrate that agonist-induced ROS production in SMC targeting EC via myoendothelial gap junctions reduces endothelial NO-dependent control of pulmonary vasoreactivity. Such SMC modulation of endothelial control may represent a signaling pathway controlling vasoreactivity under not only physiological but also pathological conditions that often implicate excessive ROS production

Chronic hypoxia aggravates monocrotaline-induced pulmonary arterial hypertension: a rodent relevant model to the human severe form of the disease

International audienc

EXPOSITION EX VIVO AUX POLLUANTS GAZEUX DES VOIES AERIENNES ET DES VAISSEAUX PULMONAIRES HUMAINS ET ANIMAUX (EFFET SUR LA REACTIVITE ET LA SIGNALISATION CELLULAIRE (DOCTORAT : BIOLOGIE-SANTE))

BORDEAUX2-BU Santé (330632101) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

L'hypertension artérielle pulmonaire secondaire à l'hypoxie chronique (étude in vitro et in vivo des mécanismes cellulaires et de leur réversibilité chez le rat)

La circulation pulmonaire a la particularité d'être dotée d'une réponse vasoconstrictrice à l'hypoxie. Cette réponse permet d'ajuster la perfusion à la ventilation alvéolaire, afin d'assurer une hématose correcte du sang. Lorsque l'hypoxie se prolonge dans le temps (hypoxie chronique) et se généralise à l'ensemble des poumons, on observe le développement d'une hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). L'étude des mécanismes cellulaires de l'établissement de l'HTAP hypoxique, nous a semblé d'un grand intérêt dans le développement de nouvelles cibles thérapeutiques de l'HTAP. Dans ce travail, nous avons montré que la diminution par l'hypoxie des canaux Kv et BKca joue un rôle majeur dans le développement de l'HTAP hypoxique. puis nous nous sommes intéressés aux effets de l'hypoxie chronique et du retour en normoxie sur l'homéostasie calcique. Nous avons montré que l'hypoxie provoque de profondes altérations de la réponse calcique des myocytes artériels pulmonaires à différents agonistes (endothéline-1 (ET-1) ; l'angiotensine II (AII) ; ATP) Ces altérations résultent d'une inhibition par l'hypoxie des ATPases calciques du réticulum (SERCA) et probablement de la voie de signalisation impliquant l'inositol 1, 4, 5 triphosphate (IP3).Pulmonary circulation response to hypoxia by a vasoconstriction. This response allows a good control of the ventilation perfusion ratio. Prolonged hypoxic exposure leads to pulmonary hypertension. It is now well recognised that the pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs) are a main actor of the hypoxic response. Hypoxia induces membrane depolarization which in turn increase the intracellular calcium concentration [Ca2+]i) in PASMCs and elevate vasomotor tone. PASMCs membrane potential (Em) is controlled by numerous potassium channels including Kv and Kca channels. However, no detailed studies have been performed on the electrophysiological and expression changes of BKca in CH rats PASMCs. Then we studied effects of CH on cytosolic calcium concentration ([Ca2+]i) and effect of CH on PASMCs calcium response to various agonist, such as (endotheline-1 (ET-1) ; angiotensin II (AII) ;ATP). Alterations of those responses are mainly due to the inhibition of the Ca-ATPase by CH.BORDEAUX2-BU Santé (330632101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Rôle de la sérotonine (5-HT) dans la réactivité vasculaire pulmonaire (effet de l'hypoxie chronique)

L'hypoxie chronique induit une hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) qui s'accompagne de changements structuraux et fonctionnels des artères pulmonaires. La sérotonine (5-HT) est un des facteurs clefs de ces changements. Dans cette étude nous montrons que la réactivité à la 5-HT est augmentée dans les artères intrapulmonaires (AIP) de rats souffrant d'une HTAP induite par un séjour de trois ssemaines en chambre hypobarique. Dans les cellules musculaires lisses (CML) d'AIP, le signal calcique à la 5-HT dépend du Ca2+ extracellulaire et plus particulièrement de l'activation de canaux indépendants du potentiel et sensibles au RHC80267, un inhibiteur de la DAG lipase. Cet influx indépendant du potentiel joue un rôle plus important dans les CML de rats hypoxiques chroniques que dans celles de rats normoxiques. L'identité moléculaire de ces canaux pourrait être reliée à la présence de protéines TRPC dont nous montrons l'expression dans les CML de rats normoxiques, hypoxiques chroniques, ainsi que dans les CML d'artère pulmonaire humaine. Ces canaux pourraient représenter une cible thérapeutique intéressante pour le traitement de l'HTAP, maladie pour laquelle il n'existe pas actuellement de traitement curatif satisfaisant.Chronic hypoxia induces pulmonary arterial hypertension (PAH), which is accompanied by structural and functional changes in pulmonary arteries. Serotonin (5-HT) is one of the key factors responsible for these changes. In this study we show that the reactivity to 5-HT is increased in intrapulmonary arteries (IPA) in rats suffering from PAH induced by a three weeks stay in a hypobaric chamber. In smooth muscle cells (SMC) from IPA, calcium signal induced by 5-HT depends on extracellular Ca2+ and passing through voltage-independent and RHC80267 (1 DAG lipase inhibitor) sensitive channels. This voltage-independent influx is more important in SMC from chronic hypoxic rats than from normoxic rats. The molecular identity of these channels could be linked to the presence of TRPC proteins which are detected in SMC from normoxic and hypoxic rats, as well as in SMC from human pulmonary arteries. Such channels may be considered as a new therapeutic target for PAH, a disease without efficient treatments.BORDEAUX2-BU Santé (330632101) / SudocSudocFranceF

5-HT induces an arachidonic acid-sensitive calcium influx in rat small intrapulmonary artery

International audienc

Oscillatory Cl− current induced by angiotensin II in rat pulmonary arterial myocytes: Ca2+ dependence and physiological implication

International audienc

Voltage-independent calcium influx in smooth muscle

International audienc

Serotonin-induced activation of TRPV4-like current in rat intrapulmonary arterial smooth muscle cells

International audienc