Les macrophages et l'athérosclérose (identification et étude de certains gènes impliqués dans la formation des cellules spumeuses, l'inflammation artérielle et la rupture des plaques d'athérome)

Abstract

Les lésions athéroscléreuses sont caractérisées par l'accumulation , au niveau de l'intima artérielle, de macrophages chargés de lipides (cellules spumeuses). Ces lipides proviennent essentiellement de lipoprotéines de basse densité (LDL) oxydées. La transformation des macrophages en cellules spumeuses se manifeste par l'expression de plusieurs gènes ayant un röle important dans l'inflammation et la rupture des plaques d'athérome. Parmi ces gènes, nous avons identifié l'adipophilline qui joue un rôle clé dans l'accumulation des triglycérides. L'accumulation excessive de lipides dans les macropharges peut entraîner la mort cellulaire par nécrose, une inflammation artérielle et une érosion de la matrice extracellulaire. En effet, nous avons identifié le gène REDD2 (Related in Development and DNA Damage response 2 gene) et avons montré son rôle dans la toxicité des macrphages à travers l'effondrement de l'expression de la thiorédoxine-1 qui a pour conséquence l'augmentation des radicaux oxygénés intracellulaires. Ce mécanisme entraîne la mort des macrophages par nécrose accentuant localement l'inflammation. De plus, nous avons observé une surproduction par les macrophages nécrosés des métalloprotéases (MMPs) et notamment de la métallo-élastase (MMP-12) sans augmentation de l'expression de leur inhibiteur spécifique, le TIMP-1 (Tissue Inhibitor of Metalloproteinases). Ce déséquilibre semble contribuer à l'augmentation de l'inflammation et des surfaces des lésions artérielles ainsi qu'à l'induction de l'anévrisme. Nous avons donc évalué l'effet d'une surexpression du gène du TIMP-1 humain sur les lésions artérielles au niveau d'une lignée de souris susceptibles à l'athérosclérose. Nos études ont montré que la surexpression de ce gène n'a pas permis de protéger les souris contre l'athérosclérose. En revanche, une protection significative contre l'anévrisme a été observée. Des études cliniques ont permis de consolider ces résultats en indiquant une association significative entre les taux plasmatiques de la MMP-12 et l'apparition d'anévrisme chez des sujets n'ayant pas de facteurs de risque connus. D'autre part, nous avons étudié l'effet de l'acide Boswellique (un anti-inflammatoire naturel) sur l'inflammation artérielle chez des souris C57B1/6.ApoE-/-, susceptibles à l'athérosclérose, traitées avec une endotoxine bactérienne pour mimer un processus inflammatoire. Nous avons pu démontrer que l'acide Boswellique est un puissant inhibiteur de l'inflammation en bloquant notamment l'expression du système NF- B et de gènes qui en dépendent comme MCP-1 (Monocyte chemotactic protein-1). L'effet de l'acide Boswellique se traduit par une forte baisse de la surface des lésions artérielles sur le même modèle de souris. En conclusion, nos études ont permis d'identifier des gènes impliqués dans la transformation des macrophages en cellules spumeusesq, la mort celluaire et la fragilisation de la paroi artérielle. Ces gènes pourraient constituer de nouvelles cibles thérapeutiques dans l'athéroscléroseAtherosclerosis is a progressive and chronic inflammatory disease of the arteries and is characterized by the accumulation of macrophage-derived foam cells in the intimal space of the vessel wall. It's established that oxidized low-density lipoprotein is responsible for the macrophage foam cells formation. We have identified the adipophilin, a 50 kDa protein, as an important protein capable to increase lipid accumulaiton in macrophages by increasing the triglycerides content. Excessive lipid accumulation in macrophages not only contributes to foam cells formation but also alters macrophage biology and functions. These include necrosis-inducing macrophages death, pro-inflammatory effects, such as increases of the expression of inflammatory " genes " and genes involving in the erosion of the extra-cellular matrix. We have identified REDD2 (Related in Development and DNA Damage response 2 gene) and demonstrated its role in cell death trough its ability to down-regulate the thioredoxin-1 expression, an important protein of the redox system. As a consequence, an increase of the intracellular content of the radical oxygen species is followed by an increase of cell death by necrosis. Necrotic cell debris may trigger a local inflammatory response such as an increase of the expression of metalloproteinases (MMPs) mainly metallo-elastase (MMP-12) without a specific increase of their tissue inhibitor, the TIMP-1. This imbalance might be responsible for arterial lesions development and aortic aneurysm formation. Therefore, we over-expressed the human TIMP-1 gene in atherosclerosis-susceptible C57B1/6. ApoE-/- mice and evaluated its effect on these arterial pathologies. Our results indicated that TIMP-1 does not protect arteries from atherosclerosis but it is a powerful protective factor against aneurysm formation. These results were strengthening by our clinic data since we found a positive correlation between the plasma concentrations of MMP-12 and the aneurysm formation in patients without any known major risk factor for cardiovascular diseases. In parallel, since atherosclerosis is an inflammatory disease, we evaluated the effect of boswellic acid ( a natural anti-inflammatory molecule) on arterial lesion in the same mice model treated with bacterial endotoxin to mimic the inflammatory state. Our results showed an important inhibition of the activity of NF- B system and inhibition of the expression of several NF- B-dependent genes such as MCP-1 (Monocyte Chemotactic protein-1). In conclusion, our studies allowed the identification of genes involved in macrophage foam cells formation, cell death and weakening of arterial wall. These genes could become new therapeutic targets for atherosclerosis.LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF