Physiopathology of experimental and human pulmonary arterial hypertension

Abstract

La physiopathologie de l'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) implique de multiples mécanismes. Elle est caractérisée, entre autres, par la réduction de la production des facteurs vasodilatateurs, l'augmentation exagérée des facteurs vasoconstricteurs et des facteurs de croissance qui conduisent à la vasoconstruction, la prolifération et le remodelage vasculaire pulmonaire. Les cellules endothéliales pulmonaires secrètent des facteurs paracrines qui contribuent à l'hyperplasie des cellules musculaires lisses pendant la progression de l'hypertension artérielle pulmonaire. Le FGF2 produit par les cellules endothéliales et stocké dans la matrice extracellulaire, est l'un de ces facteurs très bien documenté pour entraîner une prolifération des CML. Cette étude montre que l'inhibition de l'expression pulmonaire du bFGF par l'injection répétée du SiRNA chez les rats traités à la MCT, est corrélée à l'amélioration des paramètres hémodynamiques, du remodelage vasculaire et de l'hypertrophie cardiaque droite, en traitement préventif et curatif. Chez les sujets atteints d'hypertension pulmonaire le niveau de la sérotonine circulant est très élevé. La biosynthèse de la sérotonine dépend de la tryptophane hydroxylase. Nous avons étudié l'impact des variations génétiques de la Tph1 et de la Tph2 sur le développement de l'HTAP chez les souris. Cette étude a montré que la déficience en Tph1 (Tph périphérique) protège les souris contre l'hypoxie alors que les souches de souris porteuses du polymorphisme C1473G au niveau du gène Tph2 (Tph centrale) montrent des phénotypes d'HTAP différents pendant l'hypoxie. En plus de l'importance de la TPH, l'expression du 5-HTT est aussi déterminant dans l'HTAP. Les souris SM22 surexprimant le 5-HTT dans les CML à un niveau proche de celui des CML des patients atteints d'hypertension artérielle pulmonaire développent spontanément une HTAP qui s'aggrave avec l'âge. Du fait de la baisse considérable de l'activité de ces deux enzymes, le NO synthase et la prostacycline synthase, au niveau des cellules endothéliales chez les patients HTAP, le taux de l'AMPc et du GMPc baisse. Les PDEs hydrolysent les deux messagers des agents vasodilatateurs prostacycline et oxyde nitrique, et l'utilisation des inhibiteurs de phosphodiestérases augmentent la concentration intracellulaire de GMPc et AMPc et causent la vasodilatation pulmonaire. Le traitements des rats HTAP avec l'inhibiteur du PDE4 (Roflumilast) avec deux doses 1,5 et 0,5mg/Kg/jour, a montré une régression de l'HTAP, baisse de l'hypertrophie cardiaque et du remodelage vasculaire des rats traités à la monocrotaline ou mises en hypoxie aigüe (10% O2), chez qui un traitement préventif et curatif a été effectué.The physiopatholy of pulmonary arterial hypertension (PAH) implies multiple mechanisms. It is characterized by the reduction of the production of vasodilatators factors, the overproduction of vasoconstrictor factors and growth factors which lead to the pulmonary vasoconstriction, and the pulmonary vascular remodeling. The pulmonary endothelial cells release paracrine factors which contribute to the hyperplasy of the smooth muscule cells (SMC) during the progression of PAH. The FGF2 produced by the endothelial cells and stored in the extracellular matrix is reproted to be involved in the SMC proliferation. This study shows that inhibition of the pulmonary expression of FGF2 by the repeated injection of SiRNA in the rats treated with monocrotaline (MCT), is correlated with the improvment of the hemodynamic parameters, vascular remodeling and right ventricular hypertrophy, in both, a preventive and a curative treatment. In pateints with PAH, it has been shown that the circulating level of serotonin is very high as compared to control patients. The biosynthesis of serotonin depends on tryptophan hydroxylase. Therefore, we studied the impact of the genetic variations of Tph1 and Tph2 on the development of PAH in mice. This study showed that deficiency in Tph1 (peripheral Tph) protects mice against the hypoxia-induced PAH severity during hypoxia. In addition to the importance of the Tph, the serotonin transporter (5-HTT) expression is also a determining factor in the development of PAH. Mice overexpressing 5-HTT (SM22-5-HTT+ mice) specifically in SMC develop spontaneously PAH in normoxia, which worsens with age. We observed a significant decrease int he rate of cAMP and cGMP produced in the endothelial cells from patients with PAH, which has been reported to be due to low activities of NO synthase and prostacyclin synthase. Phosphodiesterases (PDE)hydrolize the two messengers (cAMP and cGMP), and the use of specific inhibitors of PDE increases the intracellular concentration of cGMP and cAMP and causes pulmonary vasodilatation. A daily oral administration of Roflumilast (1,5 and 0,5 mg/kg/day) a specific inhibitor of PDE4, was effective in preventing and in reversin the PAH in both experimental model of PAH, the MCT and chronic hypoxia (10%O2,2 weeks