Remodelage musculaire lisse des voies aériennes dans l’asthme Flashcards
Asthme sévère représente quel % des asthmatiques ?
3 caractérisituqes physiopathologiques de l’asthme ?
- 10%
Trois caractéristiques dans la physiopathologie de l’asthme :
- Hyperréactivité bronchique
- Inflammation bronchique
- Remodelage bronchique : modification structure de la paroi bronchique elle-même caractérisée par :
o Augmentation de la masse du muscle lisse
o Hypertrophie des glandes séro-muqueuses
o Pseudo-épaississement de la membrane basale
o Augmentation de la matrice extracellulaire
o Desquamation épithéliale
o Néoangiogenèse
Qu’observe-t-on sur le muscle lisse lors du remodelage ?
Comment est-ce corrélé à la fonction respiratoire ?
S’agit-il d’une hypertrophie des cellules ou d’une hyperplasie ?
- Majoration de la surface du muscle lisse bronchique (MLB).
- Ce remodelage du muscle lisse concerne surtout les patients les plus sévères avec une corrélation forte entre augmentation de la surface du muscle et la fonction respiratoire (plus le muscle lisse est hypertrophié et
plus la fonction respiratoire est altérée) - Pas de différence de la taille ni du volume des cellules musculaires lisses chez asthmatiques MAIS augmentation du nombre des cellules => il s’agit donc d’une HYPERPLASIE des cellules musculaires lisses (CML) plutôt que d’une hypertrophie.
Quelles sont les 5 hypothèses pour expliquer le remodelage du ML?
- Stimulation des CML par les cellules environnantes
- Stimulation de la prolifération des CML par l’épithélium
- Rôle interaction allergène/épithélium
- Induction de la migration des CML comme facteur de remodelage
- Hyperprolifération des CML
Stimulation des CML par les cellules environnantes
Serait- lié particuluièrement à quelle cellule ?
- Cellules inflammatoires intra-bronchiques, il s’agirait d’une « myosite mastocytaire ».
La comparaison coupes de bronches de patients
témoins vs asthmatiques met en évidence de nombreux mastocytes dans les CML de patients asthmatiques vs témoins (n’est pas retrouvée en cas de bronchite à éosinophile, pathologie bronchique également inflammatoire).
Par quel mécanisme le mastocyte induit la profilération des CML ?
Au sein des granules des mastocytes on retrouve de l’histamine et surtout de la tryptase. La tryptase est une protéase qui agit sur le récepteur PAR-2 : elle clive la partie N-terminale du récepteur, générant une nouvelle séquence N-terminale qui se fixe à la 2ème boucle extracellulaire du récepteur induisant son activation. La nouvelle séquence peptidique Nterminale crée s’appelle « SLIGKV ». Ainsi, en utilisant un peptide SLIGKV spécifique on peut activer directement le récepteur. L’activation de ce récepteur induit une libération de calcium et une prolifération.
Mastocytes => dégranule et de sécréte tryptase => active récepteur PAR-2 => prolifération CML + production TGFbeta et SCF par les CML => attirent les mastocytes : « boucle d’auto-activation ».
Il a également été démontré une augmentation du récepteur PAR-2 dans les CML des patients asthmatiques secondaire à l’augmentation de la transcription et l’expression de cette protéine.
Stimulation de la prolifération des CML par l’épithélium :
Quelle protéine sécrétée par l’épithélium est retrouvée augmentée chez l’asthmatique ?
Quel effet de YKL-40 sur les CML ?
- Il a été observé dans l’asthme une augmentation dans le sérum de YKL-40 (kinase like protéine) exprimée en cas d’inflammation et sécrétée par l’épithélium bronchique de façon plus importante.
- Traitement des CML avec YKL-40 (schéma de gauche) : augmentation de la prolifération des CML
- Technique avec BrDU (incorporation dans l’ADN, plus la cellule prolifère plus elle incorpore du BrDU et fluorescence), expérience de quantification de la quantité de BrDU incorporée => signal BRDU plus fort dans les cellules proliférantes
o YKL-40 Fait proliférer autant les CML des asthmatiques et témoins mais in vivo la quantité de YKL-40 plus importante chez les asthmatiques
Rôle interaction allergène/épithélium :
Quelle modalité d’expérience ?
Quel résultat ?
- Le sécrétome des cellules épithéliale en culture interface air/liquide, après stimualtion par HDM (acarien) est déposé sur culture de CML.
=> HDM fait sécréter des substances à l’épithélium bronchique entrainant spécifiquement une sur-prolifération des CML des asthmatiques. Quelles sont ces substances ?
o En cas d’utilisation d’un anticorps bloquant PAR-2, il y a une perte de l’effet hyperproliférant sur les CML
o Test de l’effet du Montelukast (récepteur aux leucotriènes) : son inhibition entraine une perte effet de surprolifération
=> HDM active l’épithélium via le récepteur PAR-2 entraînant une sécrétion de leucotriènes par l’épithélium agissant sur l’activation des CML d’asthmatiques
o HDM induit une augmentation de la production d’ARNm des enzymes de production des leucotriènes
o HDM induit une augmentation de la production de leucotriènes par l’épithélium in vitro et in vivo (souris)
o Augmentation des récepteurs aux leucotriènes à la surface des CML d’asthmatiques
Induction de la migration des CML comme facteur de remodelage :
Modèle de l’infection par rhinovirus : quelle cytokine sécrétée par épithélium ? Quel récepteur ? Quels isoformes du récepteur ?
- CML asthmatiques migrent en direction de l’épithélium infecté par le rhinovirus (vs non asthmatique les cellules se déplacent mais sans directionnalité).
- Transcriptomique : surexpression de CXCL10 par épithélium asthmatique.
- CXCL10 augmenté dans les sérums d’asthmatique
- Récepteur à CXCL10 = CXCR3
- Anticorps anti-CXCR3 sur CML témoins et asthmatique :
o CML témoins : pas de migration des CML ni avant ni après administration de l’anticorps
o CML asthmatiques : absence de migration car CXCL10 active CXCR3 qui active la migration des CML - CXCR3 A active la migration
-
CXCR3 B inhibe la migration
Expérience : recherche de l’expression de CXCR3A+B sur western blot :
o Même expression de CXCR3 par les CML témoins vs asthmatiques
o MAIS CXCR3-B est sous exprimé par les CML asthmatiques et augmentation de CXCR3-A
AU TOTAL : l’infection virale à rhinovirus active l’épithélium bronchique induisant une la production de CXCL10
o Pas de migration chez le témoin car activation plutôt de CXCR3-B
o Asthmatique diminution de CXCR3-B : activation de la voie de migration CXCR3-A => migration des CML
Hyperprolifération des CML :
Comment observer l’hyperprolifération ?
Expérience au PCNA : à chaque fois qu’une cellule prolifère expression de PCNA pour faire de réplication ADN : marqueur de cellule proliférante. Double marquage PCNA et αSMA (marqueur des CML) des cellules permettant de marquer les CML qui prolifèrent :
o plus de cellules PCNA + chez asthmatique sévères
o CML asthmatiques incorporent plus de thymidine tritiée donc prolifèrent plus
=> CML asthmatiques prolifèrent plus que des CML de témoins lorsqu’elles sont isolées avec diminution de l’ apoptose
Mitochondries et asthme :
Comment évolue la biogenèse mitochondriale chez l’asthmatique ?
Différence métabolique entre CML asthmatique et BPCO/témoins ?
- Asthmatique : sur-activation biogenèse mitochondriale => réseau mitochondrial plus dense
- Milieu de culture avec glucose permettant une glycolyse pour production de l’énergie sans utiliser les mitochondries vs milieu de culture avec galactose dans lequel les cellules vont proliférer mais auront moins accès à l’energie issue de la glycolyse :
o Pas de modification de la prolifération des CML asthmatiques quel que soit le milieu de culture
o CML BPCO et témoins : diminution drastique de prolifération
Cette expérience suggère que les CML d’asthmatiques et BPCO/témoins n’ont pas le même métabolisme :
o CML asthmatiques : utilisation de l’énergie mitochondriale
o BPCO témoin : énergie via la glycolyse
Expérience : la prolifération est la cause ou la conséquence de la densité du réseau mitochondriale ?
Expérience :
o Utilisation de BET entrainant une intercalation de l’ADN mitochondriale à faible concentration et pas dans le noyau => tue les mitochondries mais pas la cellule
o Utilisation de GMPc : augmentation du nombre de mitochondries :
Résultats
Asthmatiques :
o BET : absence de mitochondries et absence de prolifération voire apoptose cellulaire
o GMPc : pas d’augmentation du nombre de mitochondries chez les
asthmatiques car probablement déjà au maximum
- BPCO et témoins
o BET : pas de modification (cf ci-dessus, prolifération sur utilisation de la glycolyse)
o GMPc : Augmentation des mitochondries chez les BPCO et témoins
è MITOCHONDRIE CAUSE DE L’AUGMENTATION DE LA PROLIFÉRATION des CML chez les
asthmatiques = augmentation des facteurs de la biogense mitochondriale => augmentation du nombre des mitochondries et de la prolifération des CML
Défaut d’homéostase de quel ion est responsable de la biogenèse mitochondriale chez l’asthmatique ?
Défaut d’homéostasie calcique dans la cellule asthmatique : entrée de calcium extracellulaire en cas d’activation de la cellule et sur-activation de toutes les protéines calciques dépendantes. En cas de blocage du calcium à l’entrée de la CML asthmatique (ex du gallopamil) cela entraîne le blocage de l’activation de la biogenèse mitochondriale et donc un arrêt de la prolifération mitochondriale (in vivo).
Quel essai clinique sur l’homéostasie du calcium ?
Critère de jugement principal : taille du muscle lisse bronchique
Résultats :
o Asthmatiques : diminution faible de la taille muscle lisse bronchique et donc du remodelage MLB
o Diminution non significative des exacerbations MAIS à l’arrêt du gallopamil diminution significative des exacerbations
Corrélation entre nombre de mitochondries, densité musculaire et augmentation du nombre d’exacerbation
