Dual targeting of tumour cells and host endothelial cells by novel microtubule-targeting agents, pyrrolo-1,5-benzoxazepines

PURPOSE: Some members of a novel series of pyrrolo-1,5-benzoxazepines (PBOXs) are microtubule-targeting agents capable of inducing apoptosis in a variety of human cancerous cells, hence, they are currently being developed as potential anti-cancer agents. The purpose of this study was to first characterise the activities of a novel PBOX analogue, PBOX-16 and then investigate the anti-angiogenic potential of both PBOX-16 and its prototype PBOX-6.

METHODS: The effects of PBOX-6 and -16 on cancerous cells (chronic myeloid leukaemia K562 cells and ovarian carcinoma A2780 cells) and primary cultured human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were examined by assessing cell proliferation, microtubular organisation, DNA analysis of cell cycle progression and caspase-3/7 activity. Their anti-angiogenic properties were then investigated by examining their ability to interfere with HUVEC differentiation into capillary-like structures and vascular endothelial growth factor (VEGF)-stimulated HUVEC migration.

RESULTS: PBOX-6 and -16 inhibited proliferation of K562, A2780 and HUVEC cells in a concentration-dependent manner. PBOX-16, confirmed as a novel depolymerising agent, was approximately tenfold more potent than PBOX-6. Inhibition of cell proliferation was mediated by G(2)/M arrest followed by varying degrees of apoptosis depending on the cell type; endothelial cells underwent less apoptosis than either of the cancer cell lines. In addition to the antitumourigenic properties, we also describe a novel antiangiogenic function for PBOXs: treatment with PBOXs inhibited the spontaneous differentiation of HUVECs into capillary-like structures when grown on a basement membrane matrix preparation (Matrigel™) and also significantly reduced VEGF-stimulated HUVEC migration.

CONCLUSION: Dual targeting of both the tumour cells and the host endothelial cells by PBOX compounds might enhance the anti-cancer efficacy of these drugs.

The Prognostic Significance of Combining VEGFA, FLT1 and KDR mRNA Expressions in Brain Tumors

Tumor cells require angiogenesis to deliver nutrients and oxygen to support their fast growth and metabolism. The vascular endothelial growth factor (VEGF) pathway plays an important role in promoting angiogenesis, including tumor-induced angiogenesis. Recent clinical trials have demonstrated the benefit of targeting VEGF in the treatment of glioblastoma. However, the prognostic significance of the expression of VEGFA and its receptors VEGFR1 (FLT1) and VEGFR2 (KDR) are still largely elusive. In the present study, we aimed to investigate the prognostic significance of these three factors, alone or in combination, in glioma patients. Gene mRNA expression was extracted from three independent brain tumor cohorts totaling 242 patients and the association between gene expression and survival was tested. We found that when VEGFA, FLT1 and KDR expressions were considered alone, only VEGFA demonstrated a significant association with patient survival. Patients with high expression of both VEGFA and either receptor had significantly worse survival than patients expressing both factors at a low level. Importantly, we found that those patients whose tumors overexpressed all three genes had a significantly shorter survival compared to those patients with a low level expression of these genes. Our results suggest that a high level expression of VEGFA and its receptors, both FLT1 and KDR, may be required for brain tumor progression, and that these three factors should be considered together as a prognostic indicator for brain tumor patients.

Pan-retinal photocoagulation and other forms of laser treatment and drug therapies for non-proliferative diabetic retinopathy: systematic review and economic evaluation

BACKGROUND: Diabetic retinopathy is an important cause of visual loss. Laser photocoagulation preserves vision in diabetic retinopathy but is currently used at the stage of proliferative diabetic retinopathy (PDR).

OBJECTIVES: The primary aim was to assess the clinical effectiveness and cost-effectiveness of pan-retinal photocoagulation (PRP) given at the non-proliferative stage of diabetic retinopathy (NPDR) compared with waiting until the high-risk PDR (HR-PDR) stage was reached. There have been recent advances in laser photocoagulation techniques, and in the use of laser treatments combined with anti-vascular endothelial growth factor (VEGF) drugs or injected steroids. Our secondary questions were: (1) If PRP were to be used in NPDR, which form of laser treatment should be used? and (2) Is adjuvant therapy with intravitreal drugs clinically effective and cost-effective in PRP?

ELIGIBILITY CRITERIA: Randomised controlled trials (RCTs) for efficacy but other designs also used.

REVIEW METHODS: Systematic review and economic modelling.

RESULTS: The Early Treatment Diabetic Retinopathy Study (ETDRS), published in 1991, was the only trial designed to determine the best time to initiate PRP. It randomised one eye of 3711 patients with mild-to-severe NPDR or early PDR to early photocoagulation, and the other to deferral of PRP until HR-PDR developed. The risk of severe visual loss after 5 years for eyes assigned to PRP for NPDR or early PDR compared with deferral of PRP was reduced by 23% (relative risk 0.77, 99% confidence interval 0.56 to 1.06). However, the ETDRS did not provide results separately for NPDR and early PDR. In economic modelling, the base case found that early PRP could be more effective and less costly than deferred PRP. Sensitivity analyses gave similar results, with early PRP continuing to dominate or having low incremental cost-effectiveness ratio. However, there are substantial uncertainties. For our secondary aims we found 12 trials of lasers in DR, with 982 patients in total, ranging from 40 to 150. Most were in PDR but five included some patients with severe NPDR. Three compared multi-spot pattern lasers against argon laser. RCTs comparing laser applied in a lighter manner (less-intensive burns) with conventional methods (more intense burns) reported little difference in efficacy but fewer adverse effects. One RCT suggested that selective laser treatment targeting only ischaemic areas was effective. Observational studies showed that the most important adverse effect of PRP was macular oedema (MO), which can cause visual impairment, usually temporary. Ten trials of laser and anti-VEGF or steroid drug combinations were consistent in reporting a reduction in risk of PRP-induced MO.

LIMITATION: The current evidence is insufficient to recommend PRP for severe NPDR.

CONCLUSIONS: There is, as yet, no convincing evidence that modern laser systems are more effective than the argon laser used in ETDRS, but they appear to have fewer adverse effects. We recommend a trial of PRP for severe NPDR and early PDR compared with deferring PRP till the HR-PDR stage. The trial would use modern laser technologies, and investigate the value adjuvant prophylactic anti-VEGF or steroid drugs.

STUDY REGISTRATION: This study is registered as PROSPERO CRD42013005408.

FUNDING: The National Institute for Health Research Health Technology Assessment programme.

Prognostic significance of combining VEGFA, FLT1 and KDR mRNA expression in lung cancer

Angiogenesis is important in cancer progression. Promising results in clinical trials have indicated that targeting vascular epidermal growth factor (VEGF) signaling may prolong lung cancer patient survival. In particular, various studies have implicated VEGFA as a potential prognostic marker in lung cancer, although prognostication using the expression of VEGF receptors (VEGFRs), such as fms-related tyrosine kinase 1 (FLT1; also known as VEGFR1) and kinase insert domain receptor (KDR; also known as VEGFR2), has produced varied results in different lung cancer studies. The present study aimed to investigate the prognostic significance of these three factors, alone or in combination. mRNA expression data were extracted from four independent lung cancer cohorts totaling 583 patients, and the association between mRNA expression and survival was investigated by performing statistical analyses. When VEGFA, FLT1 and KDR expression were considered alone, only VEGFA demonstrated a significant association with patient survival consistently across all four datasets (P<0.05). Patients with a high expression of VEGFA and one of the two receptors were associated with significantly worse survival than patients expressing low levels of VEGFA and the particular receptor (P<0.05). Notably, patients with a high level expression of all three genes in their tumor specimens were associated with a significantly shorter survival time compared with patients exhibiting a low level expression of one, two or all three genes (P<0.05). The results indicate that a high level of VEGFA expression and its receptors may be required for cancer progression. Therefore, these three factors should be considered together as a prognostic indicator for lung cancer patients.

Cigarette smokers have exaggerated alveolar barrier disruption in response to lipopolysaccharide inhalation

RATIONALE: Cigarette smoke exposure is associated with an increased risk of the acute respiratory distress syndrome (ARDS); however, the mechanisms underlying this relationship remain largely unknown.

OBJECTIVE: To assess pathways of lung injury and inflammation in smokers and non-smokers with and without lipopolysaccharide (LPS) inhalation using established biomarkers.

METHODS: We measured plasma and bronchoalveolar lavage (BAL) biomarkers of inflammation and lung injury in smokers and non-smokers in two distinct cohorts of healthy volunteers, one unstimulated (n=20) and one undergoing 50 μg LPS inhalation (n=30).

MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: After LPS inhalation, cigarette smokers had increased alveolar-capillary membrane permeability as measured by BAL total protein, compared with non-smokers (median 274 vs 208 μg/mL, p=0.04). Smokers had exaggerated inflammation compared with non-smokers, with increased BAL interleukin-1β (p=0.002), neutrophils (p=0.02), plasma interleukin-8 (p=0.003), and plasma matrix metalloproteinase-8 (p=0.006). Alveolar epithelial injury after LPS was more severe in smokers than non-smokers, with increased plasma (p=0.04) and decreased BAL (p=0.02) surfactant protein D. Finally, smokers had decreased BAL vascular endothelial growth factor (VEGF) (p<0.0001) with increased soluble VEGF receptor-1 (p=0.0001).

CONCLUSIONS: Cigarette smoke exposure may predispose to ARDS through an abnormal response to a 'second hit,' with increased alveolar-capillary membrane permeability, exaggerated inflammation, increased epithelial injury and endothelial dysfunction. LPS inhalation may serve as a useful experimental model for evaluation of the acute pulmonary effects of existing and new tobacco products.

Characterization of pro- and anti-angiogenic factors in models of diabetic retinopathy

Dissertação de mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2015

Targeting the intragraft microenvironment and the development of chronic allograft rejection.

In this review, we discuss a paradigm whereby changes in the intragraft microenvironment promote or sustain the development of chronic allograft rejection. A key feature of this model involves the microvasculature including (a) endothelial cell (EC) destruction, and (b) EC proliferation, both of which result from alloimmune leukocyte- and/or alloantibody-induced responses. These changes in the microvasculature likely create abnormal blood flow patterns and thus promote local tissue hypoxia. Another feature of the chronic rejection microenvironment involves the overexpression of vascular endothelial growth factor (VEGF). VEGF stimulates EC activation and proliferation and it has potential to sustain inflammation via direct interactions with leukocytes. In this manner, VEGF may promote ongoing tissue injury. Finally, we review how these events can be targeted therapeutically using mTOR inhibitors. EC activation and proliferation as well as VEGF-VEGFR interactions require PI-3K/Akt/mTOR intracellular signaling. Thus, agents that inhibit this signaling pathway within the graft may also target the progression of chronic rejection and thus promote long-term graft survival.

Angiogenesis in Wounds Treated by Microdeformational Wound Therapy.

BACKGROUND:: Mechanical forces play an important role in tissue neovascularization and are a constituent part of modern wound therapies. The mechanisms by which vacuum assisted closure (VAC) modulates wound angiogenesis are still largely unknown. OBJECTIVE:: To investigate how VAC treatment affects wound hypoxia and related profiles of angiogenic factors as well as to identify the anatomical characteristics of the resultant, newly formed vessels. METHODS:: Wound neovascularization was evaluated by morphometric analysis of CD31-stained wound cross-sections as well as by corrosion casting analysis. Wound hypoxia and mRNA expression of HIF-1α and associated angiogenic factors were evaluated by pimonidazole hydrochloride staining and quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), respectively. Vascular endothelial growth factor (VEGF) protein levels were determined by western blot analysis. RESULTS:: VAC-treated wounds were characterized by the formation of elongated vessels aligned in parallel and consistent with physiologically function, compared to occlusive dressing control wounds that showed formation of tortuous, disoriented vessels. Moreover, VAC-treated wounds displayed a well-oxygenated wound bed, with hypoxia limited to the direct proximity of the VAC-foam interface, where higher VEGF levels were found. By contrast, occlusive dressing control wounds showed generalized hypoxia, with associated accumulation of HIF-1α and related angiogenic factors. CONCLUSIONS:: The combination of established gradients of hypoxia and VEGF expression along with mechanical forces exerted by VAC therapy was associated with the formation of more physiological blood vessels compared to occlusive dressing control wounds. These morphological changes are likely a necessary condition for better wound healing.

A morphometric study of mechanotransductively induced dermal neovascularization.

BACKGROUND:: Mechanical stretch has been shown to induce vascular remodeling and increase vessel density, but the pathophysiologic mechanisms and the morphologic changes induced by tensile forces to dermal vessels are poorly understood. METHODS:: A custom computer-controlled stretch device was designed and applied to the backs of C57BL/6 mice (n = 38). Dermal and vascular remodeling was studied over a 7-day period. Corrosion casting and three-dimensional scanning electron microscopy and CD31 staining were performed to analyze microvessel morphology. Hypoxia was assessed by immunohistochemistry. Western blot analysis of vascular endothelial growth factor (VEGF) and mRNA expression of VEGF receptors was performed. RESULTS:: Skin stretching was associated with increased angiogenesis as demonstrated by CD31 staining and vessel corrosion casting where intervascular distance and vessel diameter were decreased (p < 0.01). Immediately after stretching, VEGF dimers were increased. Messenger RNA expression of VEGF receptor 1, VEGF receptor 2, neuropilin 1, and neuropilin 2 was increased starting as early as 2 hours after stretching. Highly proliferating epidermal cells induced epidermal hypoxia starting at day 3 (p < 0.01). CONCLUSIONS:: Identification of significant hypoxic cells occurred after identification of neovessels, suggesting an alternative mechanism. Increased expression of angiogenic receptors and stabilization of VEGF dimers may be involved in a mechanotransductive, prehypoxic induction of neovascularization.

L’effet des différents facteurs de croissance sur la viabilité et la prolifération des ostéoblastes scoliotiques

Résumé: La Scoliose Idiopathique de l’Adolescent (SIA) est une condition débilitante qui peut avoir comme résultat une douleur importante, une altération du fonctionnement quotidien et une détérioration de la qualité de vie. Pour les patients qui ne répondent pas au traitement conservateur, la fusion vertébrale, en utilisant des greffes osseuses, est devenue un traitement de choix pour stabiliser la colonne. Des connaissances plus pointues à propos des facteurs impliqués dans l’ostéogénèse et la formation de l’os peuvent raccourcir le processus de guérison et permettre aux patients de réintégrer leurs activités dans un laps de temps plus court. Les plaquettes peuvent jouer un rôle important dans la première étape de la guérison des fractures car elles sont une source autologue de plusieurs facteurs de croissance qui soutiennent la prolifération et la différenciation des ostéoblastes in vivo et in vitro. Au cours des dernières années, plusieurs tentatives ont été réalisées afin de trouver des traitements additionnels pour : 1) Raccourcir le temps de guérison des fractures relativement long ; 2) Obtenir une plus courte période de convalescence pour les patients qui ont besoin de prothèses ; 3) Corriger plus facilement plusieurs maladies congénitales; 4) Améliorer le processus de fusion vertébrale et 5) Développer de nouvelles approches thérapeutiques, notamment au niveau des processus régularisant le remodelage osseux et la régénération des tissus osseux. Dans le cadre de la présente étude, j’ai étudié la contribution possible du facteur de croissance de l’insuline (IGF) et du facteur vasculaire endothélial de croissance (VEGF) sur la maturation de l’ostéoblaste scoliotique dans des cultures cellulaires in vitro et j’ai comparé les résultats avec celles obtenues dans les mêmes conditions mais en stimulant les ostéoblastes avec de la mélatonine. Cette étude préliminaire a été réalisée sur des échantillons d’os récoltés de quatre patients atteints par la Scoliose Idiopathique de l‘Adolescent (SIA), ainsi que sur des échantillons d’os issus de quatre sujets témoins (cas traumatiques). Les résultats montrent que l’IGFs et le VEGFs possèdent une action d’inhibition sur la prolifération d’ostéoblastes scoliotiques et non scoliotiques, et que cette action est proportionnelle à la concentration de ces facteurs. Les ostéoblastes scoliotiques tendent à avoir une prolifération cellulaire plus rapide et plus élevée que les témoins non scoliotiques. De façon générale les ostéoblastes provenant de patients scoliotiques ont une ostéogénèse in vitro plus accélérée que le sujet non scoliotique. De plus, il semble que la mélatonine joue un rôle physiologique dans la différenciation de l’ostéoblaste scoliotique et elle semble aider à avoir une différenciation plus précoce que chez les non traités. Les ostéoblastes scoliotiques expriment un défaut d’expression de l’IGF 1 et d’IGF 1R en présence de la mélatonine. En conclusion, le VEGF A et l’IGF 1 peuvent également promouvoir la différenciation et la prolifération des ostéoblastes humains scoliotiques en culture primaire.

La néoglucogenèse rénale : un nouvel aspect dans la restriction de croissance intra-utérine chez le rat

Bien que l’environnement intra-utérin défavorable soit associé à des conditions pathologiques à l’âge adulte, les mécanismes mis en place in utero ne sont pas encore élucidés. Nous avons établi un modèle de restriction de croissance intra-utérine (RCIU) en donnant une diète faible en sodium à la rate pendant la dernière semaine de gestation. Ce modèle se caractérise par une diminution de perfusion placentaire et une redistribution du flot sanguin, favorisant l’irrigation des organes nobles (cœur et cerveau) au détriment du rein fœtal. De plus, l’expression rénale du facteur de croissance endothéliale vasculaire (VEGF) est diminuée chez le fœtus. L’hypothèse de travail est que la néoglucogenèse hépatique et rénale augmente chez les fœtus RCIU afin de compenser la diminution de perfusion placentaire, et que l’expression rénale des récepteurs de VEGF (Flt-1 et Flk-1) est altérée à la suite de la redistribution du flot sanguin. Nos objectifs étaient de comparer l’expression protéique des enzymes de la néoglucogenèse et des récepteurs de VEGF entre les fœtus témoins et RCIU. L’aldolase B, la fructose-1,6-biphosphatase et la glucose-6-phosphatase augmentent dans les reins de fœtus RCIU par rapport aux témoins alors qu’aucun changement n’est observé dans le foie. De plus, l’expression de ces enzymes est différente selon le sexe du fœtus. Une diminution de Flt-1 est notée dans les reins de fœtus RCIU. Nos résultats démontrent que des adaptations surviennent chez le fœtus à la suite d’une insulte intra-utérine favorisant sa survie mais ayant des conséquences telles que la dysfonction rénale observée chez les adultes de ce modèle animal. À long terme, ces travaux pourront permettre d’entrevoir des avenues pour mieux identifier les approches de prévention lors de naissance à la suite d’une RCIU.

Modulation de la signalisation du récepteur de type 2 du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGFR-2) par l’ubiquitination

Résumé L’angiogenèse est l’un des processus les plus importants pour le maintien de l’homéostasie de l’oxygène dans les tissus. Le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire, VEGF, joue un rôle primordial dans la réponse angiogénique. Ce facteur de croissance mène à l’activation du récepteur de type 2 du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire, VEGFR-2. Suite à une activation du VEGFR-2, plusieurs cascades de signalisation sont activées dans les cellules endothéliales. Afin d’atténuer cette signalisation, le VEGFR-2 est multi-ubiquitiné sur des résidus lysine et de cette manière, il est amené aux voies de dégradation, principalement dans les lysosomes. Cette ubiquitination est induite par l’association de l’ubiquitine ligase (E3) c-Cbl à un résidu tyrosine phosphorylé du domaine C-terminal du récepteur. Dans cette étude, nous avons identifié la tyrosine 1319 comme étant nécessaire pour l’association de c-Cbl au VEGFR-2 et son ubiquitination. Nos résultats démontrent aussi que dans des cellules endothéliales aortiques bovines, BAEC, la surexpression du récepteur mutant Y1319F ralentit la dégradation du VEGFR-2 et induit une activation plus forte et prolongée de la synthétase endothéliale du monoxyde d’azote (eNOS). Ces résultats nous permettent de mieux comprendre le déroulement de la régulation de la signalisation du VEGFR-2 au niveau intracellulaire. Mots-clés: [Angiogenèse, VEGFR-2, VEGF, c-Cbl, Ubiquitination, Tyrosine 1319, Dégradation]

The role of PPARgamma in cartilage growth and development using cartilage-specific PPARgamma knockout mice

Le cartilage est un tissu conjonctif composé d’une seule sorte de cellule nommée chondrocytes. Ce tissu offre une fondation pour la formation des os. Les os longs se développent par l'ossification endochondral. Ce processus implique la coordination entre la prolifération, la différenciation et l'apoptose des chondrocytes, et résulte au remplacement du cartilage par l'os. Des anomalies au niveau du squelette et des défauts liés à l’âge tels que l’arthrose (OA) apparaissent lorsqu’il y a une perturbation dans l’équilibre du processus de développement. À ce jour, les mécanismes exacts contrôlant la fonction et le comportement des chondrocytes pendant la croissance et le développement du cartilage sont inconnus. Le récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est un facteur de transcription impliqué dans l'homéostasie des lipides. Plus récemment, son implication a aussi été suggérée dans l'homéostasie osseuse. Cependant, le rôle de PPARγ in vivo dans la croissance et le développement du cartilage est inconnu. Donc, pour la première fois, cette étude examine le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la croissance et le développement du cartilage. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle au cartilage du gène PPARγ. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Les analyses des souris ayant une délétion au PPARγ aux stades embryonnaire et adulte démontrent une réduction de la croissance des os longs, une diminution des dépôts de calcium dans l’os, de la densité osseuse et de la vascularisation, un délai dans l’ossification primaire et secondaire, une diminution cellulaire, une perte d’organisation colonnaire et une diminution des zones hypertrophiques, une désorganisation des plaques de croissance et des chondrocytes déformés. De plus, la prolifération et la différenciation des chondrocytes sont anormales. Les chondrocytes et les explants isolés du cartilage mutant démontrent une expression réduite du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF)-A et des éléments de production de la matrice extracellulaire. Une augmentation de l’expression de la métalloprotéinase matricielle (MMP)-13 est aussi observée. Dans les souris âgées ayant une délétion au PPARγ, y est aussi noté des phénotypes qui ressemblent à ceux de l’OA tel que la dégradation du cartilage et l'inflammation de la membrane synoviale, ainsi qu’une augmentation de l’expression de MMP-13 et des néoépitopes générés par les MMPs. Nos résultats démontrent que le PPARγ est nécessaire pour le développement et l’homéostasie du squelette. PPARγ est un régulateur essentiel pour la physiologie du cartilage durant les stades de croissance, de développement et de vieillissement.

Activités inflammatoires des angiopoïétines sur les neutrophiles

L’angiogenèse, caractérisée par la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants, est un processus accompagné par l’inflammation, impliquant la synthèse et la relâche de différents facteurs de croissance par les cellules inflammatoires. Parmi ces facteurs, seuls le vascular endothelial growth factor (VEGF) et les angiopoïétines (Ang1 et Ang2) peuvent participer à la régulation de l’inflammation et de l’angiogenèse. La famille des angiopoïétines comporte quatre membres, desquels l’Ang1 et l’Ang2 ont été les plus étudiés. Ces deux médiateurs inflammatoires sont capables d’activer le récepteur Tie2, dont l’expression a initialement été rapportée sur les cellules endothéliales (CE). Notre laboratoire a été le premier à démontrer l’expression de Tie2 à la surface des neutrophiles, ainsi que sa capacité, suite à son activation par l’Ang1 ou l’Ang2, à induire la synthèse du facteur d’activation plaquettaire (PAF), l’activation de la β2-intégrine, la migration des neutrophiles ainsi que leur adhésion aux CE. D’autres études ont montré que les CE emmagasinent et relâchent le VEGF et l’Ang2, tandis que les péricytes et les cellules musculaires lisses contiennent l’Ang1. Puisque les neutrophiles relâchent le VEGF et que les deux angiopoïétines ont la capacité d’activer Tie2 sur ces derniers, nous avons voulu déterminer si les neutrophiles contiennent l’Ang1 et/ou l’Ang2 et si elles peuvent être relâchées suite à une stimulation avec des agonistes proinflammatoires. Nous avons découvert que l’Ang1, mais pas l’Ang2 est présente dans les neutrophiles, et qu’elle est relâchée suite à une stimulation au phorbol myristate acetate (PMA). De plus, nous avons démontré que l’Ang1 est localisée au niveau du cytosol et que sa relâche est calcium-indépendante, contrairement au VEGF, qui est localisé dans les granules β et sa relâche est calcium-dépendante. Cette étude démontre pour la première fois l’expression et la localisation de l’Ang1 dans les neutrophiles. Une récente étude effectuée dans notre laboratoire a démontré que les angiopoïétines induisent la migration des neutrophiles en activant le récepteur Tie2 et la voie de la PI3K. De plus, les angiopoïétines ont potentialisé la migration induite par l’IL-8. Ainsi, nous avons émis l’hypothèse que l’Ang1 et/ou l’Ang2 seraient capables d’induire la relâche et/ou la synthèse de l’IL-8 par les neutrophiles. Nous avons démontré pour la première fois, la capacité de l’Ang1 à induire l’expression de l’ARNm, ainsi que la synthèse et la relâche d’IL-8 par les neutrophiles. Cependant, un traitement avec l’Ang2 seule ou en combinaison avec l’Ang1 n’a eu aucun effet sur les activités mentionnées ci-dessus. Nous avons aussi observé que la synthèse et la relâche d’IL-8 induite par l’Ang1 requièrent la transcription de l’ADN en ARNm, suivie par la stabilisation de ce dernier, qui ultimement induit la traduction de l’ARNm de l’IL-8 en sa protéine. Finalement, nous avons démontré que la stimulation des neutrophiles avec l’Ang1 induit ces activités en activant la voie de la p42/44 MAPK, tout en étant indépendantes de la p38 MAPK et la PI3K/Akt. Ces résultats sont en lien direct avec une récente étude dans laquelle nous avons observé que l’Ang1, mais pas l’Ang2 est capable d’augmenter la survie des neutrophiles via la relâche d’IL-8.

The inflammatory role of angiogenic growth factors : a neutrophil perspective

De par sa présence dans tous les vaisseaux sanguins, l'endothélium joue un rôle clef dans le processus d’hémostase, tant par sa libération de facteurs anticoagulants que par ses changements protéiques qui permettent à l’organisme de déclencher la réparation tissulaire. La fonction anticoagulante de l’endothélium peut être mise en défaut en cas d’atteinte de son intégrité, entrainant la formation de thrombus, le rejet précoce de greffes ou encore l’induction de l’athérosclérose. L’intégrité de l’endothélium est donc capitale pour la prévention de nombreuses maladies cardiovasculaires. Chez l’adulte, les cellules endothéliales (CE), normalement quiescentes, sont rapidement activées en cas d’hypoxie ou d’inflammation, leur permettant ainsi d’amorcer le processus angiogénique comme suit: Tout d’abord, l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire permet l’extravasation des protéines plasmatiques. Ensuite, la dégradation de la lame basale par des métalloprotéases permet aux CE de se détacher, de proliférer, de migrer et de s’organiser pour former l’ébauche du futur vaisseau. La dernière étape consiste en la maturation du vaisseau, c’est-à-dire son recouvrement par des cellules murales, telles que les cellules musculaires lisses et les péricytes. Ces processus sont régulés par de nombreux facteurs angiogéniques tels que les membres de la famille Notch, du vascular endothelial growth factor (VEGF), du fibroblast growth factor (FGF), des angiopoïétines, et des matrix metalloproteases (MMP). L’angiogenèse pathologique, soit une insuffisance ou un excès de vascularisation, est impliquée dans les blessures chroniques, les accidents cardiovasculaires, les pathologies coronariennes artérielles, les pathologies tumorales, l’arthrite rhumatoïde, la rétinopathie diabétique, l’athérosclérose, le psoriasis et l’asthme. Ces pathologies sont souvent issues d’une dérégulation de l’activité endothéliale, fréquemment observée conjointement à l’expression continue de molécules d’adhésion leucocytaires, à l’augmentation de la perméabilité vasculaire, et aux anomalies de la vasoréactivité. L’activation non-contrôlée de l’endothélium entraîne ainsi une inflammation chronique et la formation de structures vasculaires anarchiques. Les premiers leucocytes à répondre à l’appel inflammatoire sont les neutrophiles. Equippées d’une panoplie de produits antibactériens puissants mais aussi nocifs pour les tissus qui les entourent, ces cellules polylobées participent à chaque étape du processus inflammatoire, depuis l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire jusqu’à la résolution. En effet, grâce à leurs récepteurs, les neutrophiles détectent et interprètent les signaux biochimiques présents dans la circulation et à la surface de l’endothélium, et libèrent aussi leurs propres médiateurs tels le VEGF, les MMP, et l’interleukine-8 (IL-8), dont les effets sont à la fois paracrines et autocrines. Existent-ils d’autres modulateurs typiques de la fonction endothéliale capables d’influencer le comportement des neutrophiles? En effet, notre laboratoire a démontré que chez l’humain, une stimulation directe aux angiopoïétines incitait les neutrophiles à adhérer aux CE, à migrer, à synthétiser et à relâcher l’IL-8, voire même à vivre plus longtemps. La présence du récepteur des angiopoïétines, Tie2, à la surface des neutrophiles laisse présager que la famille possèderait d’autres fonctions leucocytaires encore non-identifiées. Par ailleurs, dans un modèle classique de l’angiogenèse in vivo (matrigel), nous avons observé que sous l’effet du FGF1 et 2, les ébauches des nouveaux vaisseaux étaient parfois accompagnées d’une infiltration de cellules granulocytaires. Ainsi, en partant de ces observations, l’objectif de nos études (présentées ci-après) était d’approfondir nos connaissances sur la relation entre neutrophiles et facteurs angiogéniques, notamment les FGF et les angiopoïétines. Par tests in vitro, nous avons confirmé que les neutrophiles humains exprimaient plusieurs récepteurs du FGF (FGFR1-4) d’une façon hétérogène, et qu’ils migraient vers un gradient des ligands FGF1 et 2. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux voies de signalisation inflammatoires activées par les ligands FGF1, FGF2, Ang1 et Ang2. Grâce à une stratégie génique ciblant 84 gènes inflammatoires, nous avons identifié plusieurs cibles d’intérêt touchées par Ang1, dont certains membres de la famille de l’IL-1, alors qu’aucun des gènes testés n’avait changé de façon significative sous l’effet des FGF ou d’Ang2. Suite à des cinétiques approfondies, nous avons démontré qu’Ang1 stimulait la transcription de l’ARN messager de l’IL-1β, et augmentait simultanément la quantité de protéine immature (pro-IL-1β; inactive) et clivée (IL-1β « mature »; active). En parallèle, Ang1 augmentait la sécrétion de l’antagoniste naturel de l’IL-1β, l’IL-1RA, sans pour autant stimuler la relâche de l’IL-1β. A l’instar des endotoxines bactériennes dont les effets liés à l’IL-1 dépendaient de la kinase p38, ceux d’Ang1 découlaient presque entièrement des voies de signalisation du p42/44.