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Thèses et Mémoire de l'Université de Strasbourg

Dysfonction endothéliale et pathologies cardiovasculaires : rôle du stress oxydant et effets protecteurs des polyphénols végétaux

DAL ROS, Stéphanie (2009) Dysfonction endothéliale et pathologies cardiovasculaires : rôle du stress oxydant et effets protecteurs des polyphénols végétaux. Thèses de doctorat, Université de Strasbourg.

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Résumé

Si la France bénéficie d’une position relativement avantageuse en matière de mortalité cardiovasculaire, caractérisée par une baisse des taux de décès d’environ 25% entre 1981 et 1991 pour la tranche d’âge de 35 à 64 ans, les maladies cardiovasculaires demeurent un problème important de santé publique. Les maladies cardiovasculaires constituent là encore la 1ère cause de mortalité dans le Monde. Elles sont responsables chaque année du décès de plus de 17 millions de personne, soit 30% de la mortalité. L’étude MONICA, placée sous l’égide de l’OMS, a permis de confirmer la baisse de mortalité coronaire au cours des années 80 mais si la mortalité diminue, le nombre de maladies (cardiovasculaires, cancers) continue de progresser. Aujourd’hui le vieillissement est devenu un sujet de préoccupation. Plus d’une personne sur 10 est âgée de 65 ans et plus, chez qui, environ 70% des décès proviennent de maladies cardiaques, d’accidents vasculaires cérébraux et de cancers. Les recherches réalisées au cours de ces dernières années, sur divers modèles animaux mais aussi chez l’Homme, ont permis d’établir que les principales pathologies cardiovasculaires (diabète, athérosclérose, hypertension artérielle, insuffisance cardiaque…) sont associées à l’apparition d’une dysfonction endothéliale, c'est-à-dire la perte d’un équilibre entre facteurs vasodilatateurs et vasoconstricteurs. En effet, dans les conditions physiologiques normales, les cellules endothéliales ont un rôle majeur dans le maintien de l’homéostasie vasculaire par la formation de puissants facteurs vasodilatateurs tels que le monoxyde d’azote (NO), la prostacycline (PGI2) et le facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium (EDHF). Par le biais de ces facteurs, les cellules endothéliales maintiennent une surface non thrombogénique pour le flux sanguin, contribuent à inhiber la prolifération des cellules musculaires lisses dans la paroi vasculaire et permettent la vasodilatation. Le stress oxydant, c'est-à-dire un déséquilibre de la balance formation / dégradation des espèces réactives de l’oxygène (ROS, reactive oxygen species), jouerait aussi un rôle important dans la dysfonction endothéliale, notamment en diminuant la biodisponibilité du NO, et dans la physiopathologie de ces maladies. De nombreuses études épidémiologiques indiquent qu’une consommation modérée de vin rouge et d’aliments d’origine végétale (fruits et légumes) réduit le risque des maladies coronariennes et cardiovasculaires malgré une alimentation riche en lipides athérogènes dans les pays méditerranéens, notamment la France et l’Italie. Outre les propriétés antioxydantes de ces composés, leurs effets bénéfiques pourraient s’expliquer par la capacité des polyphénols à protéger l’endothélium et à améliorer sa fonction. En effet, il a été montré par l’équipe d’accueil et d’autres chercheurs que les polyphénols contenus dans le vin rouge, le jus de raisin ou le thé vert sont capables d’induire la formation endothéliale des facteurs vasorelaxants tels que le NO et EDHF. Ainsi, l’objectif général de ce travail de thèse a été d’étudier la fonction endothéliale dans différents modèles expérimentaux de pathologies cardiovasculaires chez l’animal et plus particulièrement d’analyser le rôle du stress oxydant dans la physiopathologie de l’hypertension artérielle, du syndrome hépatopulmonaire et dans le vieillissement physiologique. Les objectifs spécifiques ont été : 1) tout d’abord de déterminer s’il y a ou non présence d’une dysfonction endothéliale dans les modèles animaux citées précédemment dans l’artère mésentérique de rats  et d’en déterminer les caractéristiques et les mécanismes sous jacents, notamment au niveau de la formation des facteurs vasorelaxants NO et EDHF; 2) de mettre en évidence le rôle primordial du stress oxydant dans la dysfonction endothéliale ; 3) de déterminer si les polyphénols du vin rouge sont capables d’induire des relaxations endothélium-dépendantes dans une artère de résistance (l’artère mésentérique) de rats sains mais aussi pathologiques ; 4) de déterminer lors du vieillissement physiologique, si les polyphénols du vin rouge sont capables de prévenir l’apparition d’une dysfonction endothéliale et / ou de l’améliorer chez les animaux âgés. Une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires et cellulaires de ce dysfonctionnement permettra à plus long terme de proposer de nouveaux traitements pour ces pathologies, en vue de prévenir et/ou de limiter leur évolution. La première étude a porté sur l’exploration des effets d’un traitement chronique de rats avec l’angiotensine II (0,4 mg/kg/j pendant 3 semaines à l’aide de mini pompes osmotiques sous-cutanées) sur les paramètres hémodynamiques, in vivo, et la fonction endothéliale, ex vivo sur des anneaux isolés d’artère mésentérique. Les résultats obtenus ont permis de montrer que l’administration chronique d’angiotensine II induit une augmentation significative de la pression artérielle systolique, sans modification de la fréquence cardiaque. A cet effet hypertenseur est associé une dysfonction endothéliale, se caractérisant par une diminution sélective de la composante EDHF de la relaxation sans modification apparente de la composante NO. L’analyse de segments d’artères mésentériques ex vivo, en microscopie confocale, a révélé une diminution de plus de 50% de l’expression des connexines Cx37, Cx40 et Cx43 (composant les jonctions gap impliquées dans la vasodilatation médiée par EDHF) et des canaux potassiques IKCa et SKCa (impliqués dans la genèse du facteur EDHF) dans la paroi artérielle des animaux hypertendus traités avec l’angiotensine II. Nous avons également observé une production accrue d’espèces réactives de l’oxygène dans la paroi des artères mésentériques de rats traités chroniquement avec l’angiotensine II, impliquant une augmentation de l’expression de la NADPH oxydase et de la NO synthase endothéliale. Nous avons pu mettre en évidence que les polyphénols du vin rouge sont capables d’induire les relaxations dans l’artère mésentérique de rats contrôles, par l’activation de la voie PI3-kinase/Akt aboutissant à la formation des facteurs vasorelaxants NO et EDHF, tout comme dans l’artère coronaire de porc. Ainsi nous avons pu montrer l’existence d’une seconde voie de formation des facteurs vasorelaxants dans l’artère mésentérique, différente de la voie calcique stimulée par deux puissants stimulateurs de NO et d’EDHF, l’acétylcholine et la bradykinine. C’est pourquoi durant toutes les expériences réalisées ex vivo sur les artères nous avons comparé la capacité des deux stimuli, acétylcholine et polyphénols du vin rouge, à induire la relaxation des artères. La seconde partie de mon travail a porté sur l’étude de la fonction endothéliale dans un modèle in vivo chez le rat de syndrome hépatopulmonaire (SHP) associée à une hypertension portale et une cirrhose biliaire. Ainsi, la ligature de la voie biliaire commune aboutit au développement de cette pathologie. Celle-ci est associée à une dysfonction endothéliale au niveau du lit mésentérique avec une atteinte sélective de la composante EDHF de la relaxation sans modification de la composante NO. Cette atteinte spécifique d’EDHF est associée à une diminution de l’expression des trois connexines Cx37, Cx40 et Cx43 et des deux canaux potassiques dépendants du calcium IKCa et SKCa. Nous avons aussi pu mettre en évidence le rôle du stress oxydant chez les animaux malades tant au niveau de l’artère mésentérique qu’au niveau de l’artère pulmonaire, avec une augmentation de la formation d’espèces réactives de l’oxygène, les anions superoxyde par la NADPH oxydase et la NOS endothéliale découplée. Les rats traités préventivement avec de l’apocynine, un inhibiteur de la NADPH oxydase et un antioxydant, ont permis de confirmer le rôle majeur du stress oxydant dans cette pathologie, puisque les rats traités présentent une fonction endothéliale normale. Un second traitement nous a permis de mettre en évidence l’importance de système rénine-angiotensine dans cette pathologie, en effet le traitement préventif au losartan un antagoniste des récepteurs à l’angiotensine II, est capable de prévenir la dysfonction endothéliale et ses mécanismes sous jacents. Enfin la dernière partie de ma thèse a porté sur l’étude de la fonction endothéliale dans le vieillissement naturel in vivo chez le rat, dans laquelle une dysfonction endothéliale progressive a été mise en évidence avec l’avancement de l’âge des animaux. En effet, dès 20 semaines une diminution des relaxations endothélium-dépendantes à l’acétylcholine et aux polyphénols du vin rouge est observée, diminution s’aggravant entre 40 et 55 semaines. Cette dysfonction endothéliale est caractérisée d’une part par une diminution des connexines Cx37, Cx40 et Cx43 et des canaux potassiques dépendants du calcium IKCa et SKCa aboutissant à l’altération des relaxations médiées par EDHF, d’autre part par la formation d’espèces réactives de l’oxygène et la formation de peroxynitrites aboutissant à la baisse de la biodisponibilité du NO et donc des relaxations moindres. Le rôle du stress oxydant dans le vieillissement a été confirmé par la capacité d’un traitement préventif et curatif avec l’apocynine, à prévenir et à améliorer les modifications induites avec l’âge. De plus, les traitements avec les polyphénols du vin rouge ont permis de mettre en évidence leur capacité à prévenir l’apparition de la dysfonction endothéliale chez le rat âgé mais aussi de restaurer en partie les relaxations endothélium-dépendantes chez les animaux âgés ayant été traités avec les polyphénols du vin rouge durant un mois. De plus, nous avons analysé l’effet de l’âge sur la capacité physique des animaux et donc sur les conséquences du vieillissement sur l’animal entier. Nous avons pu mettre en évidence une perte de la capacité d’exercice chez les animaux âgés en partie prévenue par l’apocynine et les polyphénols du vin rouge, soulignant ainsi les effets protecteurs et bénéfiques des polyphénols du vin rouge sur l’organisme entier et pas uniquement sur la fonction endothéliale. Ces études ont permis de mettre en évidence des similitudes dans les mécanismes de l’atteinte vasculaire observée dans l’hypertension artérielle, le syndrome hépatopulmonaire ainsi que dans le vieillissement. Ceux-ci offrent ainsi de nouvelles pistes quant à l’implication majeure du stress oxydant et du système rénine-angiotensine dans ces pathologies. Deux traitements se sont avérés efficaces pour ces pathologies, le losartan dans le traitement du SHP et de ses complications et les polyphénols du vin rouge bénéfiques dans le cas du vieillissement physiologique. Du point de vue clinique, nos résultats suggèrent que le losartan pourrait ainsi ouvrir sa fenêtre thérapeutique au contrôle et à l’amélioration de l’hyperdynamie circulatoire et spécialement dans le SHP, complication de la cirrhose et de l’hypertension portale. Les polyphénols du vin rouge avaient déjà démontré leur capacité à prévenir l’hypertension artérielle mais offrent aujourd’hui de nouveaux espoirs quant à leurs effets bénéfiques pour le système vasculaire au cours du vieillissement physiologique. A l’heure actuelle, des études sont en cours dans l’équipe d’accueil afin de déterminer quelles sont les molécules actives dans l’extrait de vin rouge ; ceci permettant de proposer de nouvelles alternatives thérapeutiques. De plus, l’identification des sources alimentaires (fruits, légumes, boissons) riches en ces molécules actives permettra de proposer des orientations hygiéno-diététiques en conseillant une consommation régulière de ces aliments et boissons.

Type d'EPrint:Thèse de doctorat
Discipline de la thèse / mémoire / rapport :Sciences du vivant. Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie. Pharmacologie
Sujets:UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-5 Santé, industrie du médicament, cosmétique
CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 600 Technologie (sciences appliquées) > 610 Médecine et santé > 616 Maladies > 616.1 Maladies de l'appareil cardio-vasculaire > 616.13 Des vaisseaux sanguins : hypertenstion, artériosclérose...
Classification Thèses Unistra > Santé > Médecine et odontologie > 610 Médecine et santé > 616 Maladies > 616.1 Maladies de l'appareil cardio-vasculaire > 616.13 Des vaisseaux sanguins : hypertenstion, artériosclérose...

UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-16 Sciences de la vie et de la santé, psychologie
CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 600 Technologie (sciences appliquées) > 610 Médecine et santé > 615 Pharmacologie et thérapeutique > 615.7 Pharmacodynamie
Classification Thèses Unistra > Santé > Médecine et odontologie > 610 Médecine et santé > 615 Pharmacologie et thérapeutique > 615.7 Pharmacodynamie
Code ID:1700
Déposé le :25 Novembre 2009

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