Atrovastatin-loaded hydrogel affects the smooth muscle cells of human veins

Les pontages veineux restent actuellement un traitement de choix dans les pathologies vasculaires occlusives. Cependant, plusieurs problèmes sont liés à ce type de revascularisation. Premièrement, l'hyperplasie intimale (HI) qui cause une resténose dans 20 à 50% des pontages, conduisant à un échec de la revascularisation. Ce processus est dû à la prolifération et à la migration des cellules musculaires lisses vasculaires vers l'intima, ainsi qu'à une sécrétion de protéines de la matrice extracellulaire conduisant à un épaississement de l'intima, principalement au niveau des anastomoses. Deuxièmement, bien qu'il existe des substances connues pour inhiber l'HI, leur administration systémique répétée est associée à une augmentation de leurs effets secondaires. Aucun dispositif ne permet actuellement la libération d'une telle substance localement au site d'une anastomose vasculaire. Nous avons donc développé un hydrogel d'acide hyaluronique compatible avec une application locale au niveau des anastomoses vasculaires et pouvant être chargé en atorvastatine (ATV) (inhibiteur de la 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA réductase), substance connue pour inhiber l'HI, dans le but de diminuer le fléau de la resténose. Nous avons tout d'abord testé l'effet de ce gel chargé en ATV sur la prolifération, la migration et la transmigration de cellules musculaires lisses primaires en culture provenant de veines saphènes humaines. Ensuite, nous avons étudié son effet sur différents gènes impliqués dans l'HI. Ceci a permis de montrer que l'ATV diminue la prolifération, la migration et la transmigration des cellules musculaires lisses humaines de façon similaire qu'elle soit ajoutée directement au milieu de culture ou qu'elle soit libérée par l'hydrogel chargé. De même, l'ATV régule de manière simultanée mais différentielle les gènes, en interférant avec le développement de l'HI. Nos expériences montrent que l'HI peut être diminuée in vitro grâce à cet hydrogel d'acide hyaluronique chargé en ATV. Ceci ouvre la porte au développement de futur dispositif permettant de relâcher des substances antisténotiques de façon continue, sur une durée prolongée, et in vivo.

Bone marrow mesenchymal stem cells stabilize already-formed aortic aneurysms more efficiently than vascular smooth muscle cells in a rat model.

PURPOSE: Abdominal aortic aneurysms (AAAs) expand because of aortic wall destruction. Enrichment in Vascular Smooth Muscle Cells (VSMCs) stabilizes expanding AAAs in rats. Mesenchymal Stem Cells (MSCs) can differentiate into VSMCs. We have tested the hypothesis that bone marrow-derived MSCs (BM-MSCs) stabilizes AAAs in a rat model. MATERIAL AND METHODS: Rat Fischer 344 BM-MSCs were isolated by plastic adhesion and seeded endovascularly in experimental AAAs using xenograft obtained from guinea pig. Culture medium without cells was used as control group. The main criteria was the variation of the aortic diameter at one week and four weeks. We evaluated the impact of cells seeding on inflammatory response by immunohistochemistry combined with RT-PCR on MMP9 and TIMP1 at one week. We evaluated the healing process by immunohistochemistry at 4 weeks. RESULTS: The endovascular seeding of BM-MSCs decreased AAA diameter expansion more powerfully than VSMCs or culture medium infusion (6.5% ± 9.7, 25.5% ± 17.2 and 53.4% ± 14.4; p = .007, respectively). This result was sustained at 4 weeks. BM-MSCs decreased expression of MMP-9 and infiltration by macrophages (4.7 ± 2.3 vs. 14.6 ± 6.4 mm(2) respectively; p = .015), increased Tissue Inhibitor Metallo Proteinase-1 (TIMP-1), compared to culture medium infusion. BM-MSCs induced formation of a neo-aortic tissue rich in SM-alpha active positive cells (22.2 ± 2.7 vs. 115.6 ± 30.4 cells/surface units, p = .007) surrounded by a dense collagen and elastin network covered by luminal endothelial cells. CONCLUSIONS: We have shown in this rat model of AAA that BM-MSCs exert a specialized function in arterial regeneration that transcends that of mature mesenchymal cells. Our observation identifies a population of cells easy to isolate and to expand for therapeutic interventions based on catheter-driven cell therapy.

Medroxyprogesterone abrogates the inhibitory effects of estradiol on vascular smooth muscle cells by preventing estradiol metabolism.

Sequential conversion of estradiol (E) to 2/4-hydroxyestradiols and 2-/4-methoxyestradiols (MEs) by CYP450s and catechol-O-methyltransferase, respectively, contributes to the inhibitory effects of E on smooth muscle cells (SMCs) via estrogen receptor-independent mechanisms. Because medroxyprogesterone (MPA) is a substrate for CYP450s, we hypothesized that MPA may abrogate the inhibitory effects of E by competing for CYP450s and inhibiting the formation of 2/4-hydroxyestradiols and MEs. To test this hypothesis, we investigated the effects of E on SMC number, DNA and collagen synthesis, and migration in the presence and absence of MPA. The inhibitory effects of E on cell number, DNA synthesis, collagen synthesis, and SMC migration were significantly abrogated by MPA. For example, E (0.1micromol/L) reduced cell number to 51+/-3.6% of control, and this inhibitory effect was attenuated to 87.5+/-2.9% by MPA (10 nmol/L). Treatment with MPA alone did not alter any SMC parameters, and the abrogatory effects of MPA were not blocked by RU486 (progesterone-receptor antagonist), nor did treatment of SMCs with MPA influence the expression of estrogen receptor-alpha or estrogen receptor-beta. In SMCs and microsomal preparations, MPA inhibited the sequential conversion of E to 2-2/4-hydroxyestradiol and 2-ME. Moreover, as compared with microsomes treated with E alone, 2-ME formation was inhibited when SMCs were incubated with microsomal extracts incubated with E plus MPA. Our findings suggest that the inhibitory actions of MPA on the metabolism of E to 2/4-hydroxyestradiols and MEs may negate the cardiovascular protective actions of estradiol in postmenopausal women receiving estradiol therapy combined with administration of MPA.

The nuclear hormone receptor PPARγ counteracts vascular calcification by inhibiting Wnt5a signalling in vascular smooth muscle cells.

Vascular calcification is a hallmark of advanced atherosclerosis. Here we show that deletion of the nuclear receptor PPARγ in vascular smooth muscle cells of low density lipoprotein receptor (LDLr)-deficient mice fed an atherogenic diet high in cholesterol, accelerates vascular calcification with chondrogenic metaplasia within the lesions. Vascular calcification in the absence of PPARγ requires expression of the transmembrane receptor LDLr-related protein-1 in vascular smooth muscle cells. LDLr-related protein-1 promotes a previously unknown Wnt5a-dependent prochondrogenic pathway. We show that PPARγ protects against vascular calcification by inducing the expression of secreted frizzled-related protein-2, which functions as a Wnt5a antagonist. Targeting this signalling pathway may have clinical implications in the context of common complications of atherosclerosis, including coronary artery calcification and valvular sclerosis.

Atorvastatin-loaded hydrogel affects the smooth muscle cells of human veins.

Intimal hyperplasia (IH) is the major cause of stenosis of vein grafts. Drugs such as statins prevent stenosis, but their systemic administration has limited effects. We developed a hyaluronic acid hydrogel matrix, which ensures a controlled release of atorvastatin (ATV) at the site of injury. The release kinetics demonstrated that 100% of ATV was released over 10 hours, independent of the loading concentration of the hydrogel. We investigated the effects of such a delivery on primary vascular smooth muscle cells isolated from human veins. ATV decreased the proliferation, migration, and passage of human smooth muscle cells (HSMCs) across a matrix barrier in a similar dose-dependent (5-10 µM) and time-dependent manner (24-72 hours), whether the drug was directly added to the culture medium or released from the hydrogel. Expression analysis of genes known to be involved in the development of IH demonstrated that the transcripts of both the gap junction protein connexin43 (Cx43) and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) were decreased after a 24-48-hour exposure to the hydrogel loaded with ATV, whereas the transcripts of the heme oxygenase (HO-1) and the inhibitor of tissue plasminogen activator were increased. At the protein level, Cx43, PAI-1, and metalloproteinase-9 expression were decreased, whereas HO-1 was upregulated in the presence of ATV. The data demonstrate that ATV released from a hydrogel has effects on HSMCs similar to the drug being freely dissolved in the environment.

The promoter activity of human Mfn2 depends on Sp1 in vascular smooth muscle cells

AIMS: Mitofusin-2 (Mfn2) expression is dysregulated in vascular proliferative disorders and its overexpression attenuates the proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) and neointimal lesion development after balloon angioplasty. We sought to gain insight into the mechanisms that control Mfn2 expression in VSMCs. METHODS AND RESULTS: We cloned and characterized 2 kb of the 5'-flanking region of the human Mfn2 gene. Its TATA-less promoter contains a CpG island. In keeping with this, 5'-rapid amplification of cDNA ends revealed six transcriptional start sites (TSSs), of which TSS2 and TSS5 were the most frequently used. The strong CpG island was found to be non-methylated under conditions characterized by large differences in Mfn2 gene expression. The proximal Mfn2 promoter contains six putative Sp1 motifs. Sp1 binds to the Mfn2 promoter and its overexpression activates the Mfn2 promoter in VSMCs. Chemical inhibition of Sp1 reduced Mfn2 expression, and Sp1 silencing reduced transcriptional activity of the Mfn2 promoter. In keeping with this view, Sp1 and Mfn2 mRNA levels were down-regulated in the aorta early after an atherogenic diet in apolipoprotein E-knockout mice or in VSMCs cultured in the presence of low serum. CONCLUSION: Sp1 is a key factor in maintaining basal Mfn2 transcription in VSMCs. Given the anti-proliferative actions of Mfn2, Sp1-induced Mfn2 transcription may represent a mechanism for prevention of VSMC proliferation and neointimal lesion and development.

The promoter activity of human Mfn2 depends on Sp1 in vascular smooth muscle cells

AIMS: Mitofusin-2 (Mfn2) expression is dysregulated in vascular proliferative disorders and its overexpression attenuates the proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) and neointimal lesion development after balloon angioplasty. We sought to gain insight into the mechanisms that control Mfn2 expression in VSMCs. METHODS AND RESULTS: We cloned and characterized 2 kb of the 5'-flanking region of the human Mfn2 gene. Its TATA-less promoter contains a CpG island. In keeping with this, 5'-rapid amplification of cDNA ends revealed six transcriptional start sites (TSSs), of which TSS2 and TSS5 were the most frequently used. The strong CpG island was found to be non-methylated under conditions characterized by large differences in Mfn2 gene expression. The proximal Mfn2 promoter contains six putative Sp1 motifs. Sp1 binds to the Mfn2 promoter and its overexpression activates the Mfn2 promoter in VSMCs. Chemical inhibition of Sp1 reduced Mfn2 expression, and Sp1 silencing reduced transcriptional activity of the Mfn2 promoter. In keeping with this view, Sp1 and Mfn2 mRNA levels were down-regulated in the aorta early after an atherogenic diet in apolipoprotein E-knockout mice or in VSMCs cultured in the presence of low serum. CONCLUSION: Sp1 is a key factor in maintaining basal Mfn2 transcription in VSMCs. Given the anti-proliferative actions of Mfn2, Sp1-induced Mfn2 transcription may represent a mechanism for prevention of VSMC proliferation and neointimal lesion and development.

Abnormal proliferative response of the carotid artery of spontaneously hypertensive rats after angioplasty may be related to the depolarized state of its smooth muscle cells

Hypertension is one of the major precursors of atherosclerotic vascular disease, and vascular smooth muscle abnormal cell replication is a key feature of plaque formation. The present study was conducted to examine the relationship between hypertension and smooth muscle cell proliferation after balloon injury and to correlate neointima formation with resting membrane potential of uninjured smooth muscle cells, since it has been suggested that altered vascular function in hypertension may be related to the resetting of the resting membrane potential in spontaneously hypertensive rats (SHR). Neointima formation was induced by balloon injury to the carotid arteries of SHR and renovascular hypertensive rats (1K-1C), as well as in their normotensive controls, i.e., Wistar Kyoto (WKY) and normal Wistar (NWR) rats. After 14 days the animals were killed and the carotid arteries were submitted to histomorphometric and immunohistochemical analyses. Resting membrane potential measurements showed that uninjured carotid arteries from SHR smooth muscle cells were significantly depolarized (-46.5 ± 1.9 mV) compared to NWR (-69 ± 1.4 mV), NWR 1K-1C (-60.8 ± 1.6 mV), WKY (-67.1 ± 3.2 mV) and WKY 1K-1C (-56.9 ± 1.2 mV). The SHR arteries responded to balloon injury with an enhanced neointima formation (neo/media = 3.97 ± 0.86) when compared to arteries of all the other groups (NWR 0.93 ± 0.65, NWR 1K-1C 1.24 ± 0.45, WKY 1.22 ± 0.32, WKY 1K-1C 1.15 ± 0.74). Our results indicate that the increased fibroproliferative response observed in SHR is not related to the hypertensive state but could be associated with the resetting of the carotid smooth muscle cell resting membrane potential to a more depolarized state.

Effects of lipopolysaccharide on low- and high-density cultured rabbit vascular smooth muscle cells: differential modulation of nitric oxide release, ERK1/ERK2 MAP kinase activity, protein tyrosine phosphatase activity, and DNA synthesis

Previous studies have shown that exogenously generated nitric oxide (NO) inhibits smooth muscle cell proliferation. In the present study, we stimulated rabbit vascular smooth muscle cells (RVSMC) with E. coli lipopolysaccharide (LPS), a known inducer of NO synthase transcription, and established a connection between endogenous NO, phosphorylation/dephosphorylation-mediated signaling pathways, and DNA synthesis. Non-confluent RVSMC were cultured with 0, 5, 10, or 100 ng/ml of the endotoxin. NO release was increased by 86.6% (maximum effect) in low-density cell cultures stimulated with 10 ng/ml LPS as compared to non-stimulated controls. Conversely, LPS (5 to 100 ng/ml) did not lead to enhanced NO production in multilayered (high density) RVSMC. DNA synthesis measured by thymidine incorporation showed that LPS was mitogenic only to non-confluent RVSMC; furthermore, the effect was prevented statistically by aminoguanidine (AG), a potent inhibitor of the inducible NO synthase, and oxyhemoglobin, an NO scavenger. Finally, there was a cell density-dependent LPS effect on protein tyrosine phosphatase (PTP) and ERK1/ERK2 mitogen-activated protein (MAP) kinase activities. Short-term transient stimulation of ERK1/ERK2 MAP kinases was maximal at 12 min in non-confluent RVSMC and was prevented by preincubation with AG, whereas PTP activities were inhibited in these cells after 24-h LPS stimulation. Conversely, no significant LPS-mediated changes in kinase or phosphatase activities were observed in high-density cells. LPS-induced NO generation by RVSMC may switch on a cell density-dependent proliferative signaling cascade, which involves the participation of PTP and the ERK1/ERK2 MAP kinases.

Adrenomedullin and adrenotensin regulate collagen synthesis and proliferation in pulmonary arterial smooth muscle cells

To understand the pathophysiological mechanisms of pulmonary arterial smooth muscle cell (PASMC) proliferation and extracellular-matrix accumulation in the development of pulmonary hypertension and remodeling, this study determined the effects of different doses of adrenomedullin (ADM) and adrenotensin (ADT) on PASMC proliferation and collagen synthesis. The objective was to investigate whether extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2) signaling was involved in ADM- and ADT-stimulated proliferation of PASMCs in 4-week-old male Wistar rats (body weight: 100-150 g, n=10). The proliferation of PASMCs was examined by 5-bromo-2-deoxyuridine incorporation. A cell growth curve was generated by the Cell Counting Kit-8 method. Expression of collagen I, collagen III, and phosphorylated ERK1/2 (p-ERK1/2) was evaluated by immunofluorescence. The effects of different concentrations of ADM and ADT on collagen I, collagen III, and p-ERK1/2 protein expression were determined by immunoblotting. We also investigated the effect of PD98059 inhibition on the expression of p-ERK1/2 protein by immunoblotting. ADM dose-dependently decreased cell proliferation, whereas ADT dose-dependently increased it; and ADM and ADT inhibited each other with respect to their effects on the proliferation of PASMCs. Consistent with these results, the expression of collagen I, collagen III, and p-ERK1/2 in rat PASMCs decreased after exposure to ADM but was upregulated after exposure to ADT. PD98059 significantly inhibited the downregulation by ADM and the upregulation by ADT of p-ERK1/2 expression. We conclude that ADM inhibited, and ADT stimulated, ERK1/2 signaling in rat PASMCs to regulate cell proliferation and collagen expression.

Endothelin-1 and H2O2-induced signaling in vascular smooth muscle cells : modulation by CaMKII and Nitric oxide

L’endothéline-1 (ET-1) est un peptide vasoactif extrêmement puissant qui possède une forte activité mitogénique dans les cellules du muscle lisse vasculaire (VSMCs). Il a été démontré que l’ET-1 est impliquée dans plusieurs maladies cardio-vasculaires, comme l’athérosclérose, l'hypertension, la resténose après l'angioplastie, l’insuffisance cardiaque et l'arythmie. L’ET-1 exerce ses effets via plusieurs voies de signalisation qui incluent le Ca2+, les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPKs) y compris les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) et la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K)/protein kinase B (PKB). Plusieurs études ont démontré que les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) peuvent jouer un rôle important dans la signalisation d’ERK1/2 et de PKB induite par plusieurs facteurs de croissance et hormones. Nous avons précédemment montré que l'ET-1 produit des ROS qui agissent comme médiateur de la signalisation cellulaire induite par l’ET-1. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2), une molécule qui appartient à la famille des ROS, peut activer les voies de la MAPK et de la PKB dans les VSMCs. Par ailleurs, nos résultats suggèrent également que le Ca2+ et la calmoduline (CaM) sont essentiels pour la phosphorylation d’ERK1/2, de p38 et de PKB induite par le H2O2 dans les VSMCs. La Ca2+/CaM-dependent protein kinases II (CaMKII) est une sérine/thréonine protéine kinase multifonctionnelle activée par le Ca2+/CaM. Il a été montré que la CaMKII est impliquée dans les voies de signalisation induite par le H2O2 dans les cellules endothéliales. Cependant, le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de la proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) induite par l’ET-1 et le H2O2, de même que son rôle dans l’effet hypertrophique et prolifératif de l’ET-1 dans les VSMCs demeure inexploré. Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule vasoactive impliquée dans la régulation de plusieurs réponses hormonales. Le NO peut moduler la signalisation contrôlant la croissance cellulaire induite par plusieurs agonistes d’où son rôle protecteur dans le système vasculaire. Des études ont montré que le NO peut inhiber la voie de Ras/Raf/ERK1/2 et la voie de PKB induite par le facteur de croissance endothélial (EGF) et l’angiotensine II (Ang II). Beaucoup d’autres travaux ont mis en évidence un cross-talk entre les voies de signalisation activées par l’ET-1 et le NO. La capacité du NO à inhiber la signalisation intracellulaire induite par l’ET-1 dans les VSMCs demeure inconnue. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer le rôle du système Ca2+-CaM-CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 et le H2O2 ainsi que son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire induites par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également testé le rôle du NO dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 ainsi que la synthèse protéique induite par l’ET-1. Dans la première partie de notre étude, nous avons examiné le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs en utilisant trois approches différentes i.e. l'usage d'inhibiteurs pharmacologiques, un peptide auto-inhibiteur de la CaMKII (CaMKII AIP) et la technique de siRNA. Nous avons démontré que la CaMKII est impliquée dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Des études précédentes ont montré à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques comme le KN-93 que l'Ang II et les agents induisant une augmentation de la concentration en Ca2+ intracellulaire comme l’ionomycine, provoquent la phosphorylation d’ERK1/2 via la CaM dans les VSMCs. Cependant, en utilisant différentes approches, nos études ont montré pour la première fois une implication de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également rapporté pour la première fois, un rôle crucial de la CaMKII dans la pathophysiologie vasculaire associée à l’ET-1 puisque l’activation de la CaMKII joue un rôle important dans l’hypertrophie et la croissance cellulaire. Dans la deuxième partie, à la lumière des études précédentes qui montraient que les ROS agissent comme médiateurs de la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs, nous avons examiné si la CaMKII est également impliquée dans l’activation des voies d’ERK1/2 et de PKB induite par le H2O2. En utilisant des approches pharmacologiques et moléculaires, nous avons montré, comme pour l’ET-1, que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par le H2O2. Nous avons précédemment montré que la transactivation du récepteur de type I de l’insulin-like growth factor (IGF-1R) est nécessaire à l’activation de PKB induite par le H2O2. Pour cette raison, nous avons examiné l'effet de l'inhibition de la CaMKII par l’inhibiteur pharmacologique ou par le knock-down de la CaMKII sur la phosphorylation d’IGF-1R induite par le H2O2. Les résultats démontrent que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et d’IGF-1R induite par le H2O2. Dans la troisième partie de notre étude, nous avons également examiné le mécanisme moléculaire par lequel le NO exerce ses effets anti-mitogéniques et anti-hypertrophiques dans la signalisation induite par l’ET-1. En testant l'effet de deux différents donneurs de NO (S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), sodium nitroprusside (SNP)) et un inhibiteur de NO synthase, le N (G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1, nous avons observé que le NO a un effet inhibiteur sur la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Par ailleurs, le 8-Br-GMPc, un analogue du GMPc, a un effet similaire à celui des deux donneurs du NO, tandis que l’oxadiazole quinoxaline (ODQ), un inhibiteur de la guanylate cyclase soluble, inverse l'effet inhibiteur du NO. Nous concluons que le NO diminue la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 d’une manière dépendante du GMPc. Le NO inhibe aussi les effets hypertrophiques de l’ET-1 puisque le traitement avec le SNAP diminue la synthèse des protéines induite par l’ET-1. En résumé, les études présentées dans cette thèse démontrent que l’ET-1 et le H2O2 sont des activateurs de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 dans les VSMCs et que la CaMKII s’avère nécessaire pour ce processus, en agissant en amont de l’activation de IGF-1R induite par le H2O2 dans les VSMCs. Elles montrent également que le NO inhibe la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1. Enfin, nos travaux suggèrent aussi que l’activation de la CaMKII stimule la synthèse des protéines et de l’ADN induites par l’ET-1 alors que le NO inhibe la synthèse des protéines induite par ET-1. Mots clés: Endothéline ; Peroxyde d'hydrogène ; CaMKII ; Monoxyde d’azote ; Système vasculaire ; PKB; ERK1/2; IGF-1R; Hypertrophie.

Hydrogen peroxide enhances the expression and function of Giα proteins in aortic vascular smooth muscle cells from Sprague-Dawley rats : role of growth factor receptors transactivation

Nous avons récemment démontré que les espèces réactives oxygénées induisent une augmentation de l’expression des protéines Giα dans les cellules du muscle lisse vasculaire (CMLV) provenant d’aortes de rats spontanément hypertendus (SHR, de l’anglais spontaneously hypertensive rats). La présente étude a pour but d’étudier les effets du peroxyde d’hydrogène (H2O2), un oxydant qui induit le stress oxydatif, sur l’expression de Giα et sur l’activité de l’adénylate cyclase, et d’explorer les voies de signalisation sous-jacentes responsables de cette réponse. Nos résultats montrent que H2O2 induit une augmentation de l’expression des protéines Giα-2 et Giα-3 de manière dose- et temps-dépendante avec une augmentation maximale de 40-50% à 100 µM après 1 heure, sans affecter l’expression de Gsα. L’expression des protéines Giα a été maintenue au niveau normal en presence de AG 1478, AG1295, PD98059 et la wortmannine, des inhibiteurs d’EGF-R (de l’anglais epidermal growth factor receptor), PDGFR-β (de l’anglais platelet-derived growth factor receptor β), de la voie de signalisation ras-ERK1/2 (de l’anglais extracellular regulated kinase1/2), et de la voie de la PI3Kinase-AKT (de l’anglais phosphatidyl inositol-3 kinase), respectivement. En outre, le traitement des CMLV avec H2O2 a induit une augmentation du degré de phosphorylation d’EGF-R, PDGF-R, ERK1/2 et AKT; et cette expression a été maintenue au niveau témoin par leurs inhibiteurs respectifs. Les inhibiteurs d’EGF-R et PDGF-R ont aussi induit une diminution du degré de phosphorylation de ERK1/2, et AKT/PKB. En outre, la transfection des cellules avec le siRNA (de l’anglais, small interfering ribonucleic acid) de EGF-R et PDGFR-β a atténué la surexpression des protéines Giα-2 et Giα-3 induite par le traitement au H2O2. La surexpression des protéines Giα induite par H2O2 a été corrélée avec une augmentation de la fonction de la protéine Giα. L’inhibition de l’activité de l’adénylate cyclase par de faibles concentrations de GTPγS après stimulation par la forskoline a augmenté de 20% dans les cellules traitées au H2O2. En outre, le traitement des CMLV au H2O2 a aussi accru l’inhibition de l’activité de l’adénylate cyclase par les hormones inhibitrices telles que l’angiotensine II, oxotrémorine et C-ANP4-23. D’autre part, la stimulation de l’adénylate cyclase induite par GTPγS, glucagon, isoprotérénol, forskoline, et le fluorure de sodium (NaF) a été atténuée de façon significative dans les cellules traitées au H2O2. Ces résultats suggèrent que H2O2 induit la surexpression des protéines Giα-2 and Giα-3 via la transactivation des récepteurs des facteurs de croissance EGF-R, PDGFR-β et l’activation des voies de signalisation ras-ERK1/2 et PI3K-AKT Mot-cles: Protéines Giα, peroxyde d’hydrogène, stress oxydant, récepteurs des facteurs de croissance, MAP kinases, adénylate cyclase, hypertension

Modulation of Endothelin-1 and Insulin-like Growth Factor Type 1-induced Signaling by Curcumin in A-10 Vascular Smooth Muscle Cells

Les maladies cardio-vasculaires (MCV), telles que l’hypertension et l’athérosclérose, s’accompagnent de modifications structurales et fonctionnelles au niveau vasculaire. Un fonctionnement aberrant de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires à l’origine de ces changements. L’endothéline-1 (ET-1) contribue à la pathogénèse des anomalies vasculaires, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, des composantes clés impliquées dans les voies prolifératives et de croissance cellulaires. Il a été suggéré que le stress oxydant jouerait un rôle intermédiaire dans les effets pathophysiologiques vasculaires de l’ET-1. En conséquence, une modulation de la signalisation induite par l’ET-1 peut servir comme éventuelle stratégie thérapeutique contre le développement des MCV. Il apparaît de nos jours un regain d’intérêt dans l’utilisation des agents phyto-chimiques pour traiter plusieurs maladies. La curcumine, constituant essentiel de l’épice curcuma, est dotée de plusieurs propriétés biologiques parmi lesquelles des propriétés anti-oxydantes, anti-prolifératrices et cardio-protectrices. Cependant, les mécanismes moléculaires de son effet cardio-protecteur demeurent obscurs. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’efficacité de la curcumine à inhiber la signalisation induite par l’ET-1 dans les CMLV. La curcumine a inhibé la phosphorylation des protéines IGF-1R, PKB, c-Raf et ERK1/2, induite par l’ET-1 et l’IGF-1. De plus, la curcumine a inhibé l’expression du facteur de transcription Egr-1 induite par l’ET-1 et l’IGF-1, dans les CMLV. Ces résultats suggèrent que la capacité de la curcumine à atténuer ces voies de signalisation serait un mécanisme d’action potentiel de ses effets protecteurs au niveau cardiovasculaire.

Assessing the Activity of Agonistic Autoantibodies in Systemic Sclerosis and their Effects on Cultured Vascular Smooth Muscle Cells

La sclérose systémique (ScS) est une maladie auto-immune dévastatrice d'étiologie inconnue. Le dysfonctionnement immunitaire, la fibrose et la vasculopathie sont les trois principales caractéristiques de cette maladie. Une récente étude a révélé un nouveau lien entre l'auto-immunité et la fibrose, par la présence d'auto-anticorps stimulant le récepteur du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGFR) des fibroblastes. Ces auto-anticorps sont capables de stimuler les espèces réactives de l'oxygène et d’activer la kinase régulée par un signal extracellulaire (ERK1/2). L’hypothèse que nous formulons est que les cellules musculaires lisses vasculaires (VSMCs) exprimant conjointement les PDGFR, répondront elles aussi aux autoanticorps anti-PDGF-R. Le travail présenté ici vise à valider la présence d'auto-anticorps PDGFR dans les sérums de patients ScS, et à caractériser ensuite la réponse de VSMCs exposées à de l'immunoglobuline G (IgG) de ces sérums, en mesurant l’activation des cascades de signalisation spécifiques, ainsi que l'induction des gènes impliqués dans la réponse fibrotique. Nos résultats démontrent la présence d'une fraction IgG stimulant une réponse phénotypique dans les cultures de VSMCs. Notamment, d’importantes régulations positive et négative des gènes pro-fibrotiques tgfb1 et tgfb2 respectivement, ont été observées dans les VSMCs exposées à des fractions de ScS-IgG. Les fractions de IgG positives pour l'activation de ERK étaient présentes dans la plupart, mais pas dans tous les échantillons de SSc (68%, 19/28), et moins présentes dans les contrôles 27% (11/3). Bien que, les fractions de SSc-IgG ont pu considérablement immunoprécipiter le PDGFR, l'utilisation d'un inhibiteur spécifique des récepteurs au PDGF (AG1296), n'a pas inhibé l'activation de ERK médiée par les fractions de SSc-IgG. Globalement, nos résultats indiquent la présence d'autoanticorps stimulants avec activité pro-fibrotique dans les sérums des patients ScS. Des travaux sont en cours pour identifier l'entité moléculaire responsable de la réponse d’IgG observée dans les cultures de VSMCs.